KR102481354B1 - Compositions and methods for muscle regeneration using prostaglandin e2 - Google Patents

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Abstract

프로스타글란딘 E2(PGE2) 화합물 또는 PGE2 신호전달을 활성화시키는 화합물에 근육 세포를 노출시킴으로써 근육 세포를 증식시키기 위한 조성물, 방법, 및 키트가 본원에 제공된다. 단독이거나 분리된 근육 세포와 조합된 PGE2 화합물을 투여함으로써 근육 위축, 디스트로피 및/또는 손상으로 고통받는 대상체에서 근육을 재생시키기 위한 방법이 또한 제공된다. 분리된 근육 세포와 조합된 PGE2 화합물은 근육 질병 또는 질환을 예방하기 위해 예방적으로 투여될 수 있다.Provided herein are compositions, methods, and kits for proliferating muscle cells by exposing the muscle cells to a prostaglandin E2 (PGE2) compound or a compound that activates PGE2 signaling. A method for regenerating muscle in a subject suffering from muscle atrophy, dystrophy and/or injury by administering a PGE2 compound alone or in combination with isolated muscle cells is also provided. The PGE2 compound in combination with isolated muscle cells can be administered prophylactically to prevent muscle diseases or disorders.

Description

프로스타글란딘 E2를 이용한 근육 재생을 위한 조성물 및 방법 {COMPOSITIONS AND METHODS FOR MUSCLE REGENERATION USING PROSTAGLANDIN E2}Compositions and methods for muscle regeneration using prostaglandin E2 {COMPOSITIONS AND METHODS FOR MUSCLE REGENERATION USING PROSTAGLANDIN E2}

관련 출원에 대한 교차 참조Cross reference to related applications

본 출원은 2016년 3월 4일에 출원된 미국 가출원 번호 62/303,979호, 및 2016년 6월 9일에 출원된 미국 가출원 번호 62/348,116호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원의 개시내용은 모든 목적상 이들의 전체내용이 참조로서 본원에 포함된다.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 62/303,979, filed on March 4, 2016, and U.S. Provisional Application No. 62/348,116, filed on June 9, 2016, the disclosure of which is Their entire contents are incorporated herein by reference for all purposes.

미연방 후원 연구 및 개발하에 만들어진 발명에 대한 권리에 대한 진술STATEMENT OF RIGHTS TO INVENTIONS MADE UNDER FEDERALLY SPONSORED RESEARCH AND DEVELOPMENT

본 발명은 미국 국립보건원에 의해 수여되는 수여 번호 AG020961 하에 미국 정부의 지원으로 이루어졌다. 미국 정부는 본 발명에 특정 권리를 갖는다.This invention was made with US Government support under Grant No. AG020961 awarded by the National Institutes of Health. The US Government has certain rights in this invention.

골격근에서, 노화는 점진적으로 손상된 재생 및 근육량, 근력 및 기능의 손실을 발생시킨다. 근육 기능의 손실은 계속 증가하는 노인 인구에서 운동의 심한 손실 및 손상된 삶의 질을 종종 발생시키는 주요한 공중 보건 문제이다. 근육 기능 저하의 주요 결정요인은 노화 과정에서 급성 손상 또는 상해 후에 근육을 재생시키는 골격근 줄기 세포(MuSC)의 손상된 능력이다. 예를 들어, 수술후 고정 또는 불용, 암 및 HIV 악액질, 근육퇴행위축, 급성 손상, 및 노화로 인한 상해, 손상, 및/또는 위축을 겪은 근육에서 근육 재생을 증가시킬 필요가 또한 있다. 상주 MuSC는 드물지만, 성인기에 걸쳐 근육, 예를 들어, 골격근, 평활근 및 심장 근육의 유지 및 수복에 필수적이다. 노화와 함께, 기능적 줄기 세포의 수가 감소하고, 따라서 MuSC의 수 및 기능을 증가시킬 필요가 있다.In skeletal muscle, aging causes progressively impaired regeneration and loss of muscle mass, strength and function. Loss of muscle function is a major public health problem that often results in severe loss of movement and compromised quality of life in the ever-increasing elderly population. A major determinant of muscle decline is the impaired ability of skeletal muscle stem cells (MuSCs) to regenerate muscle after acute injury or injury during the aging process. There is also a need to increase muscle regeneration in muscles that have suffered injury, damage, and/or atrophy due to, eg, post-surgical immobilization or disuse, cancer and HIV cachexia, dystrophy, acute injury, and aging. Resident MuSCs are rare, but essential for the maintenance and repair of muscles, such as skeletal, smooth and cardiac muscle, throughout adulthood. With aging, the number of functional stem cells decreases, so there is a need to increase the number and function of MuSCs.

디노프로스톤(dinoprostone)으로도 공지된 프로스타글란딘 E2(PGE2)는 여성의 분만을 유도하고, 조혈 줄기 세포 이식을 증가시키는 것을 포함하여 다양한 임상 환경에서 사용되어 왔다. PGE2는 항응고제 및 항혈전제로 사용될 수 있다. 염증을 해소할 수 있는 지질 매개체로서의 PGE2의 역할이 또한 널리 공지되어 있다. 비스테로이드성 항염증 약물(NSAID)인 COX-1 및/또는 COX-2의 억제제는 주로 PGE2 생합성을 통해 프로스타노이드를 억제함으로써 염증을 억제한다.Prostaglandin E2 (PGE2), also known as dinoprostone, has been used in a variety of clinical settings, including to induce labor in women and to augment hematopoietic stem cell transplantation. PGE2 can be used as an anticoagulant and antithrombotic agent. The role of PGE2 as a lipid mediator capable of resolving inflammation is also well known. Inhibitors of COX-1 and/or COX-2, nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), suppress inflammation primarily by inhibiting prostanoids through PGE2 biosynthesis.

PGE2는 사이클로옥시게나제(COX) 및 프로스타글란딘 E 신타제 효소에 의해 아라키돈산으로부터 합성된다. PGE2의 수준은 PGE2 분해 효소인 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH)에 의해 생리학적으로 조절된다. 15-PGDH는 PGE2 15-OH의 15-케토 기로의 비활성화 전환을 촉매한다.PGE2 is synthesized from arachidonic acid by the enzymes cyclooxygenase (COX) and prostaglandin E synthase. The level of PGE2 is regulated physiologically by the PGE2 degrading enzyme, 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH). 15-PGDH catalyzes the inactive conversion of PGE2 15-OH to a 15-keto group.

상해, 손상, 기능장애, 및/또는 위축 근육을 재생시키거나 회복시키는 것을 필요로 하는 대상체에서 상해, 손상, 기능장애, 및/또는 위축 근육을 재생시키거나 회복시키기 위한 효과적인 치료가 당 분야에 필요하다. 본 발명은 상기 필요를 만족시키고, 이점을 또한 제공한다.There is a need in the art for effective treatments for regenerating or repairing injured, damaged, dysfunctional, and/or atrophic muscles in a subject in need thereof. Do. The present invention satisfies the above needs and provides advantages as well.

본 발명의 일 양태에서, 분리된 근육 줄기 세포 집단의 증식을 자극하기 위한 방법이 본원에 제공된다. 상기 방법은 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물과 함께 분리된 근육 세포 집단을 배양하는 것을 포함한다.In one aspect of the invention, methods for stimulating proliferation of an isolated muscle stem cell population are provided herein. The method is from the group consisting of prostaglandin E2 (PGE2), PGE2 prodrugs, PGE2 receptor agonists, compounds that attenuate PGE2 metabolism, compounds that neutralize PGE2 inhibition, derivatives thereof, analogues thereof, and combinations thereof. and culturing the isolated muscle cell population with a compound of choice.

본 발명의 두번째 양태에서, 분리된 근육 세포의 집단 및 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 조성물이 본원에 제공된다.In a second aspect of the invention, an isolated population of muscle cells and prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, a compound thereof Provided herein are compositions comprising a compound selected from the group consisting of analogs, and combinations thereof.

본 발명의 세번째 양태에서, 분리된 근육 세포의 집단 및 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 조성물, 및 사용 설명서를 포함하는 키트가 본원에 제공된다.In a third aspect of the present invention, an isolated population of muscle cells and prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, a compound thereof Provided herein is a kit comprising a composition comprising a compound selected from the group consisting of analogs, and combinations thereof, and instructions for use.

네번째 양태에서, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖는 대상체에서 근육 세포의 집단을 재생시키기 위한 방법이 본원에 제공된다. 상기 방법은 대상체에서 근육 세포의 집단을 증가시키고/시키거나 근육 기능을 향상시키기 위해 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체를 대상체에 투여하는 것을 포함한다.In a fourth aspect, provided herein are methods for regenerating a population of muscle cells in a subject having a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy. The method comprises a therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, PGE2 inhibition to increase a population of muscle cells and/or improve muscle function in a subject. and administering to the subject a compound selected from the group consisting of neutralizing compounds, derivatives thereof, analogs thereof, and combinations thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier.

다섯번째 양태에서, 근육 상해, 손상 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료할 필요가 있는 대상체에서 근육 상해, 손상 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료하기 위한 방법이 본원에 제공된다. 상기 방법은 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료하기 위해 (i) 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체, 및 (ii) 분리된 근육 세포의 집단을 대상체에 투여하는 것을 포함한다.In a fifth aspect, provided herein is a method for preventing or treating a disease or condition associated with muscle injury, damage or atrophy in a subject in need thereof in need thereof. The method includes (i) a therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, to prevent or treat a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy. , a compound selected from the group consisting of a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, an analogue thereof, and a combination thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier, and (ii) a population of isolated muscle cells to a subject. It includes administering

본 발명의 다른 목적, 특징, 및 장점은 하기 상세한 설명 및 도면으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description and drawings.

도 1a-1h는 일시적 PGE2 처리가 생체 내에서 어린 MuSC 증식을 촉진하는 것을 제시한다. 도 1a: 어린 전경골근(TA) 손상(노텍신(notexin), NTX) 후의 PGE2 수준; 대조군은 ELISA에 의해 검정된 손상되지 않은 반대측 TA였다; (시점 당 n=4 마우스). 도 1b: RT-qPCR에 의한 노텍신 손상 후의 MuSC에 의한 PGE2 합성 효소(Ptges2Ptges)의 발현, (시점 당 n=3 마우스). 도 1c: 비히클(-) 또는 PGE2(10 ng/ml)을 이용한 24시간 처리, 및 이후 7일까지의 하이드로겔 상에서의 배양(급성 처리) 후의 MuSC 수에서의 증가; (4개의 독립적 실험에서 m=12 마우스). 도 1d: EP4 길항제(ONO-AE3-208, 1 μM)의 부재 또는 존재하에서 비히클(-) 또는 PGE2(10 ng/ml)를 이용한 일시적 24시간 처리 후의 MuSC 수에서의 증가; (3개의 독립적인 실험에서 검정된 n=9 마우스). 도 1e-1g: EP4 널(null) MuSC의 증식. EP4f/f(널) MuSC를 GFP/루시페라제를 인코딩하는 렌티바이러스 벡터로 형질도입시켰고, Cre를 인코딩하는 렌티바이러스 벡터(+Cre) 또는 Cre가 없는 렌티바이러스 벡터(-Cre; 빈 벡터)로 처리하여 EP4 대립유전자를 결실시켰다. 이후, MuSC를 24시간 동안 비히클(-) 또는 PGE2(10 ng/ml)로 처리하고, 3일 동안 하이드로겔 상에서 배양하였다. 도 1e: EP4-널 MuSC 분석을 도시하는 개략도. 도 1f: EP4 널 MuSC 수; (2개의 독립적 실험에서 n=6 마우스). 도 1g: 대표적 이미지. 막대(Bar)=40 μm; GFP, 녹색; mCherry, 적색. 도 1h: 하이드로겔에서 7일 동안 2일마다 비히클(-) 또는 PGE2(10 ng/ml)로 처리된 챠콜 스트리핑된 배지(charcoal stripped medium)에서의 배양 후의 MuSC 수; (3개의 기술적 복제물을 갖는 n=3 마우스). *P<0.05, **P<0.001, ***P<0.0005 ****P<0.0001. 다중 비교를 위한 본페로니 보정(Bonferroni correction)을 이용한 ANOVA 검정(도 1a, 1b, 1d,1f); 쌍을 이룬 t-검정(도 1c); 만-휘트니(Mann-Whitney) 검정(도 1h). 평균+s.e.m., n.s., 유의하지 않음.
도 2a-2j는 PGE2에 대한 노화된 MuSC의 이상 반응을 제시한다. 도 2a: 노화된 TA 손상(노텍신, NTX) 후의 PGE2 수준; 대조군은 ELISA에 의해 검정된 손상되지 않은 반대측 TA였다; (시점 당 n=4 마우스). 도 2b: ELISA에 의해 검정된 손상되지 않은 어린(n=7 마우스) 및 노화된 (n=5 마우스) 마우스의 TA에서의 PGE2 수준. 도 2c: 분해 효소 15-PGDH의 이의 비활성 PGE 대사물인 13,14-디하이드로-15-케토 PGE2(PGEM)로의 전환을 통한 PGE2 분해대사를 제시하는 개략도. 도 2d: 질량분광법에 의해 정량된 PGEM의 수준; (연령 그룹 당 n=4 마우스). 도 2e: PGE2 분해 효소 15-PGDH(Hpgd)의 발현; (2개의 기술적 복제물을 갖는 n=3 마우스). 도 2f: 7일에서 검정된 비히클(-), PGE2(10 ng/ml) 또는 15-PGDH 억제제인 SW033291(1 μM; SW)을 이용한 급성 24시간 처리 후의 노화된 MuSC 수에서의 증가; (5개의 독립적인 실험에서 n=15 마우스). 도 2g: 하이드로겔에서 7일 동안 2일마다 비히클(-) 또는 PGE2(10 ng/ml)로 처리된 챠콜 스트리핑된 배지에서의 배양 후의 노화된 MuSC 수; (3개의 기술적 복제물을 갖는 n=3 마우스). 도 2h: MuSC에 대한 PGE2 효과를 도시하는 개략도. PGE2는 증식을 촉진하기 위해 EP4 수용체/cAMP(고리형 AMP) 신호전달 경로를 통해 작용한다. 노화된 MuSC에서, PGT(프로스타글란딘 전달체)에 의한 세포내 전달 후, PGE2 분해대사는 15-PGDH의 비활성 형태인 PGEM으로의 전환에 의해 매개된다. 도 2i: 대조군(좌측) 및 PGE2를 이용한 급성 처리 후(우측)에 대한 마이크로웰에서 48시간 동안의 시간-경과 현미경검사법으로 추적된 노화된 MuSC 클론으로부터의 궤적. 본래의 세포와 이의 신생 프로제니 각각의 궤적은 상이한 색으로 표현된다. 도 2j: 대조군(좌측, n=32 클론) 및 PGE2를 이용한 급성 처리 후(우측, n=45 클론)에 대한 시간-경과 현미경검사법에 의해 추적된 클론에서의 노화된 MuSC의 살아 있는 세포 개수(수)에서의 변화. 모든 시점에서 각각의 세대(G1-G6)의 살아 있는 세포의 비율은 100개의 단일 MuSC의 시작 집단으로 표준화된 세포 수로 제시된다. 살아 있는 세포 개수에서의 증가율은 4.0%(대조군) 및 5.4%(PGE2-처리)(상단 패널)였다. 대조군(좌측) 및 PGE2를 이용한 급성 처리 후(우측)에 대한 시간-경과 현미경검사법에 의해 추적된 클론에서의 노화된 MuSC의 사멸 세포 개수(수)에서의 변화. 모든 시점에서 각각의 세대(G1-G6)의 사멸된 세포의 비율은 100개의 단일 MuSC의 시작 집단으로 표준화된 세포 수로 제시된다. 사멸된 세포 개수에서의 증가율은 1.0%(대조군) 및 0.1%(PGE2-처리)(하단 패널)였다. *P<0.05, **P<0.001, ***P<0.0005. 다중 비교를 위한 본페로니 보정을 이용한 ANOVA 검정(도 2a2f); 만-휘트니 검정(도 2b, 2d, 2e,2g). 평균±s.e.m., n.s., 유의하지 않음.
도 3a-3d는 급성 PGE2 처리가 생체 내에서 MuSC 착생 및 재생을 촉진하는 것을 제시한다. 도 3a: 도 1c에 기재된 바와 같은 비히클(-) 또는 PGE2를 이용한 급성 처리 후의 트랜스제닉 마우스로부터 분리된 배양된 GFP/luc-표지된 어린 MuSC(250개 세포)의 착생. 이식 계획(상단). 각각의 TA에 대해 복사 휘도(radiance)로 측정된 비-침습성 생물발광 영상화(BLI) 신호; (조건 당 n=5 마우스)(하단). 도 3b: EP4 대립유전자를 결실시키기 위해 배양물에서 Cre로 처리(+Cre)되거나 처리되지 않은(-Cre; 빈 벡터) GFP/luc-표지된 EP4 f/f MuSC(1,000개 세포)의 착생. EP4 f/f MuSC는 BLI에 대해 GFP/루시페라제를 인코딩하는 렌티바이러스 벡터로 형질도입되었다. 이식 개략도(상단). 이식 후 BLI 신호(조건 당 n=5 마우스)(하단). 도 3c: 비히클(-) 또는 dmPGE2와 공동 주사된 새로이 분류된 GFP/luc-표지된 어린 MuSC(250개 세포)의 착생. 이식 개략도(상단). 이식 후 BLI 신호; (비히클 및 dmPGE2 처리 각각에 대해 n=4 및 n=5 마우스). 도 3d: 비히클(-) 또는 dmPGE2와 공동 주사된 GFP/luc-표지된 노화된 MuSC(250개 세포)의 착생; (조건 당 n=3 마우스)(하단). 노화된 MuSC는 BLI에 대해 GFP/루시페라제를 인코딩하는 렌티바이러스 벡터로 형질도입되었다. 이식 개략도(상단). 평균 복사 휘도(p s-1 cm-2 sr-1)으로 표현되는 이식 후 BLI 신호. 각각의 조건에 대한 대표적 BLI 이미지. 막대=5mm (도 3a-3d). 데이터는 2개의 독립적 실험의 대표이다. * P<0.05, **P<0.001 및 ***P<0.0005. 그룹 비교를 위한 ANOVA 검정 및 피셔 검정에 의한 종점에 대한 유의한 차이. 평균 +s.e.m.
도 4a-4p는 PGE2 단독의 근내 주사가 MuSC 확장을 촉진하고, 재생을 개선시키고, 힘을 증가시키는 것을 제시한다. 어린: (도 4a-4d) 심독소(CTX) 손상 48시간 후 어린 마우스의 TA 근육에 비히클(-) 또는 dmPGE2를 주사하였다; (조건 당 n=3 마우스). 도 4a: 실험 절차의 개략도(상단). 심독소 손상 14일 후의 핵(DAPI; 청색), LAMININ(녹색) 및 PAX7(적색) 염색을 갖는 대표적 TA 횡단면(하단). 화살촉 표시는 PAX7+ MuSC를 나타낸다. 막대 = 40 μm. 도 4b: 어린 마우스로부터의 TA의 횡단면에서의 100개의 섬유 당 PAX7 발현 위성 세포의 면역형광에 의한 내인성 MuSC에서의 증가. 도 4c: 근육섬유 분석을 위한 백스터 알고리즘(Baxter Algorithms for Myofiber Analysis)을 이용하여 정량된 비히클(-, 빈 백색 막대) 및 dmPGE2 처리된(채워진 청색 막대) 어린 TA에서의 근육섬유 횡단면적(CSA). 도 4d: 작은(<1,000 μm2 CSA) 및 큰(>1,000 μm2 CSA) 근육섬유의 분포. (도 4e-4g) Pax7-루시페라제에 의해 검정된 내인성 MuSC에서의 증가. Pax7 CreERT2 ;Rosa26-LSL-Luc 마우스에 타목시펜(TAM)을 복막내 처리하고, TA를 심독소(CTX) 손상에 적용시키고, 3일 후에 비히클(-) 또는 dmPGE2를 주사하고, BLI에 의해 모니터링하였다; (조건 당 n=3 마우스). 도 4e: 실험 절차의 개략도. 도 4f: BLI(조건 당 n=3 마우스). 도 4g: 대표적 BLI 이미지. 막대=5mm. 노화: (도 4h-4k) 심독소(CTX) 손상 48시간 후 노화된 마우스의 TA에 비히클(-) 또는 dmPGE2를 생체 내 처리하였다; (조건 당 n=3 마우스). 도 4h: 실험 절차의 개략도(상단). 심독소 손상 14일 후의 핵(DAPI; 청색), LAMININ(녹색) 및 PAX7(적색) 염색을 갖는 대표적 TA 횡단면(하단). 화살촉 표시는 PAX7+ 근육 줄기 세포를 나타낸다. 막대 = 40 μm. 도 4i: 노화된 마우스에 대한 도 4b에서와 같은 내인성 MuSC에서의 증가. 도 4j: 노화된 TA에 대한 도 4c에서와 같은 근육섬유 횡단면적(CSA). 도 4k: 노화된 TA에 대한 도 4d에서와 같은 CSA의 분포. (도 4l-4p) 내리막 트레드밀 달리기 후의 근육 수축력으로서 생체 내에서 측정된 노화된 마우스에서의 근력의 증가. 마우스를 2주 연속 동안 20° 내리막 트레드밀 달리기에 적용시키고, 5주째에 힘을 검정하였다. 첫 주 동안, 노화된 마우스의 내측 및 외측 비복근(GA)에 비히클(-) 또는 dmPGE2를 주사하였다. 각각 5개의 기술적 복제물을 갖는, 비히클(-) 처리 또는 dmPGE2 처리 각각에 대한 n=10 또는 8 생물학적 복제물. 도 4l: 실험 개략도. 대표적 연축력(twitch force)(도 4m) 및 강축력(tetanic force)(도 4n). 특정 근육 연축력(도 4o) 및 특정 근육 강축력(도 4p)을 힘을 생리학적 횡단면적(PCSA)에 대해 표준화시킴으로써 계산하였다. 쌍을 이룬 t-검정(도 4b, 4d, 4i4k); 그룹 비교를 위한 ANOVA 검정 및 피셔 검정에 의한 종점에 대한 유의한 차이(도 4f); 만-휘트니 검정(도 4o4p). *P<0.05, **P<0.001 및 **** P<0.0001. 평균+s.e.m.
도 5a-5k는 PGE2가 MuSC 확장을 촉진하는 것을 제시한다. 도 5a: ELISA에 의해 검정된 바와 같은 반대측의 손상되지 않은 대조군에 비한 어린 마우스의 전경골근(TA) 뒷다리 근육에 대한 냉동손상 3일 후의 PGE2 수준; (조건 당 시점 당 n= 4 마우스). 도 5b: 24시간(d0 내지 d1) 동안 PGE2(10ng/ml) 또는 비히클(-)를 이용한 처리 후 1시간 동안 EdU(적색)로 표지되고, MYOGENIN(녹색)에 대해 염색된 분열하는 근육 줄기 세포(MuSC)의 대표 이미지. 막대는 40 μm를 나타낸다. 도 5c: (b)에서와 같은 EDU로 표지된 분열하는 MuSC의 백분율; (2개의 독립적인 실험에서 3개의 기술적 복제물을 갖는 n=6 마우스). 도 5d: 비히클(-) 또는 지정된 용량의 PGE2(1-200 ng/ml)를 이용한 처리 후의 대사 생활력 검정 VisionBlue에 의해 측정된 증식에서의 증가; (2개의 독립적인 실험에서 3개의 기술적 복제물을 갖는 n=6 마우스). 도 5e: 비히클(-) 또는 PGE2를 이용한 24시간 처리 후의 MuSC에 의한 프로스타글란딘 수용체(Ptger 1-4)의 발현; (2개의 기술적 복제물을 갖는 n=3 마우스). 도 5f: 미처리 대조군(-)에 비한 1시간의 PGE2 처리 후 MuSC에서의 cAMP 수준에서의 증가; (2개의 독립적 실험에서 검정된 3개의 기술적 복제물을 갖는 n=6 마우스). 도 5g-5h: 비히클(-) 또는 PGE2를 이용한 24시간 처리 후의 MuSC에 의한 Pax7(도 5g) 및 미오게닌(도 5h)의 발현; (2개의 기술적 복제물을 갖는 n=3 마우스). 도 5i-5j: EP4 f/f MuSC를 GFP/루시페라제를 인코딩하는 렌티바이러스 벡터로 형질도입시켰고, Cre를 인코딩하는 렌티바이러스 벡터(+Cre) 또는 Cre가 없는 렌티바이러스 벡터(-Cre; 빈 벡터)로 처리하여 EP4 대립유전자를 결실시켰다. 막대 그래프는 +Cre MuSC(도 5i) 및 GFP/Luc+ MuSC(도 5j)의 백분율을 제시한다. 도 5k: 2일마다 비히클(-) 또는 PGE2(10 ng/ml)로 보충된 챠콜 스트리핑된 소 태아를 함유하는 근육모세포 배지에서 7일 후 하이드로겔 배양에서의 MuSC의 대표 이미지. 바는 40 μm를 나타낸다. *P<0.05, **P<0.001 , ***P<0.0005. 쌍을 이룬 t-검정(도 5a, 5e, 5g,5h); 만-휘트니 검정(도 5c). 평균+s.e.m., n.s., 유의하지 않음.
도 6a-6c는 프로스타글란딘 및 PGE2 대사물을 검출하기 위한 어린 근육 및 노화된 근육의 질량분광법 분석을 제시한다. 도 6a: 분석되는 프로스타글란딘(PGE2, PGF2α 및 PGD2) 및 PGE2 대사물(15-케토 PGE2 및 13,14-디하이드로-15-케토 PGE2)의 화학 구조, 화학식, 정확한 질량 및 분자량. 내부 표준 PGF2α-D9 및 PGE2-D9을 모든 복합 표준에 첨가하였다. 도 6b: 액체 크로마토그래피-전기분무 이온화-탠덤 질량분광법(LC-ESI-MS/MS) 분석을 위한 보정선을 0.1 ng/ml 내지 500 ng/ml의 최종 농도로 스톡 용액을 희석시킴으로써 제조하였다. 표준 곡선 방정식 및 상관 계수가 각각의 표준에 대해 제시된다. 도 6c: 대표적 크로마토그램. 개별 피크는 분석되는 프로스타글란딘 및 이의 대사물의 우수한 크로마토그래피 해상도를 나타낸다. cps, 초 당 수.
도 7a-7g는 노화된 MuSC가 PGE2 처리에 반응하여 증식 및 세포 생존을 증가시키는 것을 제시한다. 도 7a-7c: qRT-PCR에 의해 측정된 mRNA 수준을 어린 MuSC 및 노화된 MuSC에 대해 Gapdh로 표준화시켰다; (2개의 기술적 복제물을 갖는 n=3 마우스). 도 7a: Slco2α1 유전자에 의해 인코딩된 프로스타글란딘 전달체(PGT). 도 7b: PGE2 합성 효소, PtgesPtges2. 도 7c: 유전자 Ptger1-4에 의해 인코딩된 EP1-4 수용체. 도 7d: 비히클(-) 또는 PGE2 처리를 이용한 24시간 처리 후의 MuSC에서의 Pax7 mRNA 수준; (2개의 기술적 복제물을 갖는 n=3 마우스). 도 7e: 비히클(-; 상단) 또는 PGE2(하단)를 이용한 급성 처리 후의 시간-경과 현미경검사법에 의해 추적된 단일 노화 MuSC 클론. 각각의 클론에 대해, 48시간의 시간 경과 추적 후 살아 있는(빈 막대) 및 사멸된(흑색 막대) 세포의 결과 수가 제시된다. 도 7f: 48시간 동안의 비히클(-) 또는 일시적 PGE2 처리에 대해 시간-경과 현미경검사로 평가된 추적된 살아 있는 노화된 MuSC의 증식 곡선. 도 7g: 비히클(-) 또는 PGE2를 이용한 24시간 처리 후 노화된 MuSC에 대한 아폽토시스 Annexin V+의 흐름세포측정법 분석, 하이드로겔 상에서의 성장 7일 후 분석됨; (3개의 독립적 실험에서 n=9 마우스). α=0.05에서의 만-휘트니 검정(도 7a-7d) 및 쌍을 이룬 t-검정(도 7g). 평균+s.e.m., n.s., 유의하지 않음.
도 8a-8b는 근육 횡단면적의 근육섬유 분석을 위한 백스터 알고리즘을 제시한다. 도 8a: 심독소(CTX) 손상 48시간 후 비히클(-) 또는 PGE2를 이용하여 생체 내 처리된 어린 마우스의 전경골근 근육섬유의 대표적 횡단면 이미지. 이미지는 LAMININ, 녹색 및 DAPI, 청색을 이용한 염색을 제시한다. 도 8b: 손상 14일 후 근육섬유의 가로 단면의 횡단면적(CSA)(하단)을 결정하기 위해 근육섬유 분석을 위한 백스터 알고리즘에 의해 분석된 도 8a로부터의 해당 분절 이미지. 막대는 40 μm를 나타낸다.
도 9a-9g는 MuSC에서 PGE2 수용체의 결실이 손상 후 골격근의 재생 및 힘을 감소시키는 것을 제시한다. 타목시펜으로 처리된 Pax7-특이적 EP4 조건부 넉아웃 마우스(Pax7 CreERT2 ; EP4 fl/fl )의 전경골근(TA)이 노텍신 손상 6일 후(도 9c-9d), 21일 후(도 9b9e), 및 14일 후(도 9f9g)에 검정되었다; (조건 당 n=3 마우스). 도 9a: 실험 개략도. 도 9b: 손상 후 대조군 또는 EP4 KO 마우스로부터의 분류된 MuSC(α7+ CD34+ lin-)에서의 Ptger4(EP4 수용체)의 발현. 도 9c: 대표적 TA 횡단면. DAPI, 청색; 배아 미오신 중쇄(eMyHC), 적색. 막대 = 40 μm. 도 9d: eMyHC+ 섬유의 백분율. 도 9e: 대조군 및 Pax7-특이적 EP4 넉아웃 TA에서의 근육섬유 횡단면적(CSA). 도 9f: 노텍신 손상 14일 후의 근육 연축력 및 (도 9g) 근육 강축력. 만-휘트니 검정(도 9b, 9c, 9f,9g); 그룹 비교를 위한 ANOVA 검정 및 피셔 검정에 의한 각각의 bin에 대한 유의한 차이(도 9e). *P<0.05, ***P<0.0005, 및 ****P<0.0001. 평균+s.e.m.
도 10a-10c는 재생의 초기 시점에서 근육에서의 내인성 PGE2 신호전달의 차단이 재생 및 힘을 감소시키는 것을 제시한다. 전경골근(TA)으로의 심독소 손상 후의 비히클(-) 또는 NSAID(인도메타신)을 이용한 주사 후의 비-침습성 생물발광 영상화(BLI)에 의한 타목시펜(TAM)으로 처리된 Pax7 CreERT2 ;Rosa26-LSL-Luc 마우스에서 검정된 내인성 MuSC; (조건 당 n=3 마우스). 도 10a: 실험 개략도. 도 10b: BLI(조건 당 n=3 마우스). 도 10c: 노텍신 손상 14일 후의 근육 연축력(비히클-처리에 대해 n=8 및 NSAID-처리에 대해 10). 그룹 비교를 위한 ANOVA 검정 및 피셔 검정에 의한 종점에 대한 유의한 차이(도 10b). 만-휘트니 검정(도 10c). *P<0.05, **P<0.001 , ***P<0.0005, 및 ****P<0.0001. 평균+s.e.m.
1A-1H show that transient PGE2 treatment promotes juvenile MuSC proliferation in vivo. 1A : PGE2 levels after juvenile tibialis anterior muscle (TA) injury (notexin, NTX); Controls were intact contralateral TA assayed by ELISA; (n=4 mice per time point). Figure 1b : Expression of PGE2 synthase ( Ptges2 and Ptges ) by MuSCs after notexin injury by RT-qPCR, (n=3 mice per time point). Figure 1c : Increase in MuSC numbers after 24 h treatment with vehicle (-) or PGE2 (10 ng/ml), followed by culture on hydrogels up to 7 days (acute treatment); (m=12 mice in 4 independent experiments). 1D : Increase in MuSC numbers after transient 24 h treatment with vehicle (−) or PGE2 (10 ng/ml) in the absence or presence of an EP4 antagonist (ONO-AE3-208, 1 μM); (n=9 mice tested in 3 independent experiments). 1e-1g : Proliferation of EP4 null MuSCs. EP4 f/f (null) MuSCs were transduced with a lentiviral vector encoding GFP/luciferase, a lentiviral vector encoding Cre (+Cre) or a lentiviral vector without Cre (-Cre; empty vector) to delete the EP4 allele. Then, MuSCs were treated with vehicle (-) or PGE2 (10 ng/ml) for 24 hours and cultured on the hydrogel for 3 days. Figure 1e : Schematic depicting the EP4-null MuSC assay. Figure 1f : number of EP4 null MuSCs; (n=6 mice in 2 independent experiments). Figure 1g : Representative images. Bar=40 μm; GFP, green; mCherry, red. Figure 1h : MuSC numbers after culture in charcoal stripped medium treated with vehicle (-) or PGE2 (10 ng/ml) every 2 days for 7 days in hydrogels; (n=3 mice with 3 technical replicates). *P<0.05, **P<0.001, ***P<0.0005 ****P<0.0001. ANOVA test with Bonferroni correction for multiple comparisons ( FIGS. 1A, 1B, 1D, and 1F ); Paired t-test ( FIG. 1C ); Mann-Whitney test ( FIG. 1H ). mean+sem, ns, not significant.
2a-2j show the aberrant response of aged MuSCs to PGE2. Figure 2a : PGE2 levels after aged TA injury (notexin, NTX); Controls were intact contralateral TA assayed by ELISA; (n=4 mice per time point). Figure 2b : PGE2 levels in the TA of intact young (n=7 mice) and aged (n=5 mice) mice assayed by ELISA. Figure 2c : Schematic showing PGE2 catabolism via conversion of the cleavage enzyme 15-PGDH to its inactive PGE metabolite, 13,14-dihydro-15-keto PGE2 (PGEM). Figure 2d : Levels of PGEM quantified by mass spectrometry; (n=4 mice per age group). Figure 2e : Expression of PGE2 lyase 15-PGDH ( Hpgd ); (n=3 mice with 2 technical replicates). FIG. 2F : Increase in aged MuSC numbers after acute 24 h treatment with vehicle (−), PGE2 (10 ng/ml) or the 15-PGDH inhibitor SW033291 (1 μM; SW) assayed at day 7; (n=15 mice in 5 independent experiments). Fig. 2g : Number of aged MuSCs after culture in charcoal stripped medium treated with vehicle (-) or PGE2 (10 ng/ml) every 2 days for 7 days in hydrogels; (n=3 mice with 3 technical replicates). Figure 2h : Schematic depicting the effect of PGE2 on MuSCs. PGE2 acts through the EP4 receptor/cAMP (cyclic AMP) signaling pathway to promote proliferation. In aged MuSCs, after intracellular delivery by PGT (prostaglandin transporter), PGE2 catabolism is mediated by conversion of 15-PGDH to its inactive form, PGEM. Figure 2i : Trajectories from aged MuSC clones tracked by time-lapse microscopy for 48 hours in microwells for control (left) and after acute treatment with PGE2 (right). Each trajectory of the original cell and its newborn progeny is represented by different colors. Figure 2j : Live cell counts of aged MuSCs in clones tracked by time-lapse microscopy for control (left, n=32 clones) and after acute treatment with PGE2 (right, n=45 clones) ( change in numbers). The percentage of live cells of each generation (G1-G6) at all time points is presented as cell count normalized to a starting population of 100 single MuSCs. The increase in viable cell number was 4.0% (control) and 5.4% (PGE2-treated) (upper panel). Change in the number of dead cells of aged MuSCs in clones tracked by time-lapse microscopy for control (left) and after acute treatment with PGE2 (right). The percentage of dead cells of each generation (G1-G6) at all time points is presented as cell count normalized to a starting population of 100 single MuSCs. The increase in the number of dead cells was 1.0% (control) and 0.1% (PGE2-treated) (bottom panel). *P<0.05, **P<0.001, ***P<0.0005. ANOVA test with Bonferroni correction for multiple comparisons ( FIGS. 2A and 2F ); Mann-Whitney test ( FIGS. 2B , 2D , 2E , and 2G ). Mean±sem, ns, not significant.
3a-3d show that acute PGE2 treatment promotes MuSC engraftment and regeneration in vivo. FIG. 3A : Engraftment of cultured GFP/luc-labeled young MuSCs (250 cells) isolated from transgenic mice after acute treatment with vehicle (−) or PGE2 as described in FIG . 1C . Transplant scheme (top). non-invasive bioluminescence imaging (BLI) signal measured in radiance for each TA; (n=5 mice per condition) (bottom). Figure 3b : GFP/luc-tagged EP4 f/f treated with Cre in culture (+Cre) or not (-Cre; empty vector) to delete the EP4 allele. Adherence of MuSCs (1,000 cells). EP4 f/f MuSCs were transduced with a lentiviral vector encoding GFP/luciferase for BLI. Transplantation schematic (top). BLI signal after implantation (n=5 mice per condition) (bottom). 3C : Adherence of newly sorted GFP/luc-labeled young MuSCs (250 cells) co-injected with vehicle (−) or dmPGE2. Transplantation schematic (top). BLI signal after transplantation; (n=4 and n=5 mice for vehicle and dmPGE2 treatment, respectively). Fig. 3d : Adherence of GFP/luc-labeled senescent MuSCs (250 cells) co-injected with vehicle (-) or dmPGE2; (n=3 mice per condition) (bottom). Aged MuSCs were transduced with a lentiviral vector encoding GFP/luciferase for BLI. Transplantation schematic (top). BLI signal after implantation expressed as mean radiance (ps -1 cm -2 sr -1 ). Representative BLI images for each condition. Bar=5 mm ( FIGS. 3A-3D ). Data are representative of two independent experiments. *P<0.05, **P<0.001 and ***P<0.0005. Significant differences for endpoints by ANOVA test and Fisher's test for group comparisons. Mean +sem
4A-4P show that intramuscular injection of PGE2 alone promotes MuSC expansion, improves regeneration and increases strength. Young: ( FIGS. 4A-4D ) 48 h after cardiotoxin (CTX) challenge, TA muscles of young mice were injected with vehicle (-) or dmPGE2; (n=3 mice per condition). Figure 4a : Schematic of the experimental procedure (top). Representative TA cross-sections with nuclear (DAPI; blue), LAMININ (green) and PAX7 (red) staining 14 days after cardiotoxin injury (bottom). Arrowheads indicate PAX7 + MuSC. Bar = 40 μm. Figure 4b : Increase in endogenous MuSCs by immunofluorescence of PAX7 expressing satellite cells per 100 fibers in transverse sections of TAs from young mice. Figure 4c : Muscle fiber cross-sectional area (CSA) in vehicle (-, empty white bars) and dmPGE2 treated (filled blue bars) young TAs quantified using the Baxter Algorithms for Myofiber Analysis. . 4D : Distribution of small (<1,000 μm 2 CSA) and large (>1,000 μm 2 CSA) muscle fibers. ( FIGS. 4E-4G ) Increase in endogenous MuSCs assayed by Pax7-luciferase. Pax7 CreERT2 ;Rosa26-LSL-Luc mice were intraperitoneally treated with tamoxifen (TAM), TA was applied to cardiotoxin (CTX) injury, injected with vehicle (-) or dmPGE2 3 days later, and monitored by BLI ; (n=3 mice per condition). Figure 4e : Schematic diagram of the experimental procedure. 4F : BLI (n=3 mice per condition). Figure 4g : Representative BLI images. bar=5mm. Aging: ( FIGS. 4H-4K ) TA of aged mice were treated with vehicle (-) or dmPGE2 in vivo 48 h after cardiotoxin (CTX) challenge; (n=3 mice per condition). Figure 4h : Schematic diagram of the experimental procedure (top). Representative TA cross-sections with nuclear (DAPI; blue), LAMININ (green) and PAX7 (red) staining 14 days after cardiotoxin injury (bottom). Arrowheads indicate PAX7 + muscle stem cells. Bar = 40 μm. Figure 4I : Increase in endogenous MuSCs as in Figure 4B for aged mice. Figure 4j : Muscle fiber cross-sectional area (CSA) as in Figure 4c for aged TA. Figure 4k : Distribution of CSA as in Figure 4d for aged TA. ( FIGS. 4L-4P ) Increase in muscle strength in aged mice measured in vivo as muscle contractility after downhill treadmill running. Mice were subjected to 20° downhill treadmill running for two consecutive weeks and strength tested at week 5. During the first week, the medial and lateral gastrocnemius (GA) of aged mice were injected with vehicle (-) or dmPGE2. n=10 or 8 biological replicates for each vehicle (-) treatment or dmPGE2 treatment, with 5 technical replicates each. Fig. 4l : Experimental schematic. Representative twitch force ( FIG. 4M ) and tetanic force ( FIG. 4N ). Specific muscle contraction force ( FIG. 4O ) and specific muscle contraction force ( FIG. 4P ) were calculated by normalizing the force to the physiological cross-sectional area (PCSA). Paired t-test ( FIGS. 4B , 4D , 4I and 4K ); Significant differences for endpoints by ANOVA test and Fisher's test for group comparisons ( FIG. 4F ); Mann-Whitney test ( FIGS. 4O and 4P ). *P<0.05, **P<0.001 and ****P<0.0001. mean+sem
5A-5K suggest that PGE2 promotes MuSC expansion. 5A : PGE2 levels 3 days after cryoinjury to tibialis anterior (TA) hind limb muscles of juvenile mice compared to contralateral uninjured controls as assayed by ELISA; (n=4 mice per time point per condition). 5B : Dividing muscle stem cells labeled with EdU (red) for 1 hour and stained for MYOGENIN (green) after treatment with PGE2 (10 ng/ml) or vehicle (-) for 24 hours (d0 to d1). Representative images of (MuSC). Bars represent 40 μm. Figure 5c : Percentage of dividing MuSCs labeled with EDU as in (b); (n=6 mice with 3 technical replicates in 2 independent experiments). 5D : Increase in proliferation as measured by the metabolic viability assay VisionBlue following treatment with vehicle (-) or indicated doses of PGE2 (1-200 ng/ml); (n=6 mice with 3 technical replicates in 2 independent experiments). Figure 5E : Expression of prostaglandin receptors ( Ptger 1-4 ) by MuSCs after 24 h treatment with vehicle (-) or PGE2; (n=3 mice with 2 technical replicates). Figure 5f : Increase in cAMP levels in MuSCs after 1 hour of PGE2 treatment compared to untreated controls (-); (n=6 mice with 3 technical replicates assayed in 2 independent experiments). 5G-5H : Expression of Pax7 ( FIG. 5G ) and Myogenin ( FIG . 5H ) by MuSCs after 24 h treatment with vehicle (−) or PGE2; (n=3 mice with 2 technical replicates). 5i-5j : EP4 f/f MuSCs were transduced with a lentiviral vector encoding GFP/luciferase, a lentiviral vector encoding Cre (+Cre) or a lentiviral vector without Cre (-Cre; empty). vector) to delete the EP4 allele. Bar graphs show the percentages of +Cre MuSC ( FIG. 5i ) and GFP/Luc + MuSC ( FIG. 5j ). 5K : Representative images of MuSCs in hydrogel culture after 7 days in myoblast medium containing charcoal stripped bovine embryos supplemented with vehicle (−) or PGE2 (10 ng/ml) every 2 days. Bars represent 40 μm. *P<0.05, **P<0.001, ***P<0.0005. paired t-test ( FIGS. 5A , 5E , 5G , and 5H ); Mann-Whitney test ( FIG. 5C ). mean+sem, ns, not significant.
6A-6C show mass spectrometry analysis of young and aged muscle to detect prostaglandin and PGE2 metabolites. Figure 6a : Chemical structures, formulas, exact masses and molecular weights of prostaglandins (PGE2, PGF2α and PGD2) and PGE2 metabolites (15-keto PGE2 and 13,14-dihydro-15-keto PGE2) analyzed. Internal standards PGF2α-D9 and PGE2-D9 were added to all composite standards. 6B : Calibration curves for liquid chromatography-electrospray ionization-tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS) analysis were prepared by diluting the stock solutions to final concentrations from 0.1 ng/ml to 500 ng/ml. Standard curve equations and correlation coefficients are presented for each standard. Figure 6c : Representative chromatogram. Individual peaks exhibit good chromatographic resolution of the prostaglandin and its metabolites being analyzed. cps, counts per second.
7A-7G show that aged MuSCs increase proliferation and cell survival in response to PGE2 treatment. 7A-7C : mRNA levels measured by qRT-PCR were normalized to Gapdh for young and aged MuSCs; (n=3 mice with 2 technical replicates). 7a : Prostaglandin transporter (PGT) encoded by the Slco2α1 gene. Figure 7b : PGE2 synthase, Ptges and Ptges2 . Figure 7c : EP1-4 receptor encoded by genes Ptger1-4 . Figure 7d : Pax7 mRNA levels in MuSCs after 24 h treatment with vehicle (-) or PGE2 treatment; (n=3 mice with 2 technical replicates). Figure 7e : Single senescent MuSC clone tracked by time-lapse microscopy after acute treatment with vehicle (-; top) or PGE2 (bottom). For each clone, the resulting number of live (empty bars) and dead (black bars) cells after 48 hours of time course tracking is shown. 7F : Proliferation curves of traced live aged MuSCs assessed by time-lapse microscopy for vehicle (−) or transient PGE2 treatment for 48 hours. Figure 7g : Flow cytometry analysis of apoptosis Annexin V + on aged MuSCs after 24 h treatment with vehicle (-) or PGE2, analyzed after 7 days of growth on hydrogels; (n=9 mice in 3 independent experiments). Mann-Whitney test at α=0.05 ( FIGS. 7A-7D ) and paired t-test ( FIG. 7G ). mean+sem, ns, not significant.
8A-8B present the Baxter algorithm for muscle fiber analysis of muscle cross-sectional area. Figure 8A : Representative cross-sectional images of tibialis anterior muscle fibers from young mice treated in vivo with vehicle (-) or PGE2 48 hours after cardiotoxin (CTX) injury. Images show staining with LAMININ, green and DAPI, blue. FIG. 8B : Corresponding segmental image from FIG. 8A analyzed by the Baxter algorithm for muscle fiber analysis to determine the cross-sectional area (CSA) of the transverse cross-section of a muscle fiber 14 days after injury (bottom). Bars represent 40 μm.
9a-9g show that deletion of the PGE2 receptor in MuSCs reduces skeletal muscle regeneration and strength after injury. The tibialis anterior muscle (TA) of Pax7-specific EP4 conditional knockout mice ( Pax7 CreERT2 ; EP4 fl/fl ) treated with tamoxifen 6 days after notexin injury ( FIGS. 9C-9D ) and 21 days after ( FIGS. 9B and 9E ). ), and after 14 days ( FIGS. 9F and 9G ); (n=3 mice per condition). Figure 9a : Experiment schematic. 9B : Expression of Ptger4 (EP4 receptor) in sorted MuSCs (α 7+ CD34 + lin ) from control or EP4 KO mice after injury. 9C : Representative TA cross section. DAPI, blue; Embryonic myosin heavy chain (eMyHC), red. Bar = 40 μm. Figure 9d : Percentage of eMyHC + fibers. 9e : Muscle fiber cross-sectional area (CSA) in control and Pax7-specific EP4 knockout TAs. Figure 9f : Muscle contraction force and ( Figure 9g ) muscle contraction force 14 days after notexin injury. Mann-Whitney test ( FIGS. 9B , 9C , 9F , and 9G ); Significant differences for each bin by ANOVA test and Fisher's test for group comparisons ( FIG. 9E ). *P<0.05, ***P<0.0005, and ****P<0.0001. mean+sem
10A-10C show that blocking endogenous PGE2 signaling in muscle at an early time point of regeneration reduces regeneration and strength. Pax7 CreERT2 ;Rosa26-LSL treated with tamoxifen (TAM) by non-invasive bioluminescence imaging (BLI) after injection with vehicle (-) or NSAID (indomethacin) after cardiotoxin injury to the tibialis anterior muscle (TA). -endogenous MuSC assayed in Luc mice; (n=3 mice per condition). Figure 10a : Experimental schematic. 10B : BLI (n=3 mice per condition). 10C : Muscle spasm force 14 days after notexin injury (n=8 for vehicle-treated and 10 for NSAID-treated). Significant differences for endpoints by ANOVA test and Fisher's test for group comparisons ( FIG. 10B ). Mann-Whitney test ( FIG. 10C ). *P<0.05, **P<0.001, ***P<0.0005, and ****P<0.0001. mean+sem

I. 서문I. Introduction

본 발명은 부분적으로 프로스타글란딘 E2(PGE2)가 근육 세포 증식 및 기능을 개선시킬 수 있다는 발견을 기초로 한다. 단독이거나 분리된 근육 세포와 조합된 PGE2는 손상, 위축, 또는 질병으로 인한 근육 상해를 수복하기 위해 사용될 수 있다. 사실, PGE2-처리된 근육 세포는 투여시 향상된 근육 재생 및 개선된 근육 기능을 나타낸다. 이와 같이, 근육 재생 및 상해, 손상, 또는 위축 근육의 회복을 촉진하기 위한 새로운 치료 방법, 조성물, 및 키트가 본원에 제공된다.The present invention is based in part on the discovery that prostaglandin E2 (PGE2) can improve muscle cell proliferation and function. PGE2 alone or in combination with isolated muscle cells can be used to repair muscle damage due to injury, atrophy, or disease. Indeed, PGE2-treated muscle cells show enhanced muscle regeneration and improved muscle function upon administration. Thus, new treatment methods, compositions, and kits for promoting muscle regeneration and repair of injured, damaged, or atrophic muscles are provided herein.

II. 총론II. General

본 발명의 실시는 분자생물학 분야의 통상적인 기술을 이용한다. 본 발명에서의 일반적인 사용 방법을 개시하는 기본 텍스트는 문헌[Sambrook and Russell, Molecular Cloning, A Laboratory Manual (3rd ed. 2001); Kriegier, Gene Transfer and Expression: A Laboratory Manual (1990); 및 Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al, , eds., 1994)]을 포함한다.The practice of the present invention utilizes conventional techniques in the field of molecular biology. Basic texts disclosing general methods of use in the present invention are Sambrook and Russell, Molecular Cloning, A Laboratory Manual (3rd ed. 2001); Kriegier, Gene Transfer and Expression: A Laboratory Manual (1990); and Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al, eds., 1994).

핵산에 대해, 크기는 킬로베이스(kb), 염기쌍(bp), 또는 뉴클레오티드(nt)로 제공된다. 단일-가닥 DNA 및/또는 RNA의 크기는 뉴클레오티드로 제공될 수 있다. 이들은 아가로스 또는 아크릴아미드 젤 전기영동, 시퀀싱된 핵산, 또는 공개된 DNA 서열로부터 유래된 추정치이다. 단백질에 대해, 크기는 킬로달톤(kDa) 또는 아미노산 잔기수로 제공된다. 단백질 크기는 젤 전기영동, 시퀀싱된 단백질, 유도된 아미노산 서열, 또는 공개된 단백질 서열로부터 추정된다.For nucleic acids, sizes are given in kilobases (kb), base pairs (bp), or nucleotides (nt). The size of single-stranded DNA and/or RNA can be given in nucleotides. These are estimates derived from agarose or acrylamide gel electrophoresis, sequenced nucleic acids, or published DNA sequences. For proteins, size is given in kilodaltons (kDa) or number of amino acid residues. Protein size is estimated from gel electrophoresis, sequenced proteins, derived amino acid sequences, or published protein sequences.

상업적으로 이용 가능하지 않은 올리고뉴클레오티드는, 예를 들어, 문헌[Van Devanter et. al., Nucleic Acids Res. 12:6159-6168 (1984)]에 기재된 바와 같이 자동 합성기를 이용하여 문헌[Beaucage and Caruthers, Tetrahedron Lett. 22: 1859-1862 (1981)]에 처음 기재된 고상 포스포르아미다이트 트리에스테르 방법에 따라 화학적으로 합성될 수 있다. 올리고뉴클레오티드의 정제는 임의의 당 분야에서 인정된 전략, 예를 들어, 문헌[Pearson and Reanier, J. Chrom. 255: 137-149 (1983)]에 기재된 바와 같은 천연 아크릴아미드 젤 전기영동 또는 음이온-교환 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 수행된다.Oligonucleotides that are not commercially available are described, for example, in Van Devanter et. al., Nucleic Acids Res. 12:6159-6168 (1984) using an automatic synthesizer as described in Beaucage and Caruthers, Tetrahedron Lett . 22: 1859-1862 (1981)]. Purification of oligonucleotides can be accomplished using any art-recognized strategy, such as those described in Pearson and Reanier, J. Chrom. 255: 137-149 (1983), or anion-exchange high performance liquid chromatography (HPLC).

III. 정의III. Justice

본원에서 사용되는 바와 같은 하기 용어는 달리 특정되지 않는 한 이들에 기인되는 의미를 갖는다.As used herein, the following terms have the meanings attributed to them unless otherwise specified.

본원에서 사용되는 용어 단수 관사 또는 정관사는 하나의 구성원을 갖는 양태를 포함할 뿐만 아니라 하나 초과의 구성원을 갖는 양태를 포함한다. 예를 들어, 단수 형태는 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "세포"에 대한 언급은 복수의 상기 세포를 포함하며, "제제"에 대한 언급은 당업자에게 공지된 1개 이상의 제제에 대한 언급을 포함하며, 기타 사항도 마찬가지이다.As used herein, the terms singular or definite article include aspects having one member as well as aspects having more than one member. For example, the singular form includes plural referents unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, reference to “a cell” includes a plurality of such cells, and reference to an “agent” includes reference to one or more agents known to those skilled in the art, and the like.

용어 "프로스타글란딘 E2" 또는 "PGE2"는 사이클로옥시게나제(COX) 효소 및 말단 프로스타글란딘 E 신타제(PGES)를 통해 아라키돈산을 통해 합성될 수 있는 프로스타글란딘을 나타낸다. PGE2는 혈관확장, 염증, 및 수면/깸 주기의 조절을 포함하는 다수의 생물학적 기능에서 역할을 한다.The term "prostaglandin E2" or "PGE2" refers to a prostaglandin that can be synthesized via cyclooxygenase (COX) enzyme and arachidonic acid via terminal prostaglandin E synthase (PGES). PGE2 plays a role in multiple biological functions including vasodilation, inflammation, and regulation of the sleep/wake cycle.

용어 "프로스타글란딘 E2 수용체 효능제" 또는 "PGE2 수용체 효능제"는 임의의 PGE2 수용체에 결합하고 이를 활성화시킴으로써 PGE2 신호전달 경로를 자극할 수 있는 화합물, 소분자, 폴리펩티드, 생물학적 생성물 등을 나타낸다.The term “prostaglandin E2 receptor agonist” or “PGE2 receptor agonist” refers to a compound, small molecule, polypeptide, biological product, etc., capable of stimulating the PGE2 signaling pathway by binding to and activating any PGE2 receptor.

용어 "PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물"은 PGE2의 분해를 저하시키거나 감소시킬 수 있는 화합물, 소분자, 폴리펩티드, 생물학적 생성물 등을 나타낸다.The term “compound that attenuates the metabolism of PGE2” refers to a compound, small molecule, polypeptide, biological product, etc. that can decrease or decrease the degradation of PGE2.

용어 "PGE2 억제를 중화시키는 화합물"은 PGE2 합성, 활성, 분비, 기능 등의 억제제를 차단하거나 방해할 수 있는 화합물, 소분자, 폴리펩티드, 생물학적 생성물 등을 나타낸다.The term "a compound that neutralizes PGE2 inhibition" refers to a compound, small molecule, polypeptide, biological product, etc., that is capable of blocking or interfering with an inhibitor of PGE2 synthesis, activity, secretion, function, etc.

화합물의 문맥에서 용어 "유도체"는 제공된 화합물의 아미드, 에테르, 에스테르, 아미노, 카르복실, 아세틸, 및/또는 알콜 유도체를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.The term “derivative” in the context of a compound includes, but is not limited to, amide, ether, ester, amino, carboxyl, acetyl, and/or alcohol derivatives of a given compound.

용어 "배아 줄기 세포-유래 근육 세포" 또는 "ESC-유래 근육 세포"는 배아 줄기 세포로부터 유래되거나, 이로부터 분화되는 근육 세포를 나타낸다.The term “embryonic stem cell-derived muscle cell” or “ESC-derived muscle cell” refers to muscle cells derived from or differentiated from embryonic stem cells.

용어 "유도된 다능성 줄기-세포 유래 근육 세포" 또는 "iPSC-유래 근육 세포"는 유도된 다능성 줄기 세포로부터 유래되거나, 이로부터 분화되는 근육 세포를 나타낸다.The term “induced pluripotent stem-cell derived muscle cells” or “iPSC-derived muscle cells” refers to muscle cells derived from or differentiated from induced pluripotent stem cells.

세포의 문맥에서 용어 "분리된"은 본래의 조직(예를 들어, 근육 조직)에서 천연 발생하는 다른 세포 유형 또는 다른 세포 물질로부터 적어도 부분적으로 분리되고/되거나 정제된 관심 단일 세포 또는 관심 세포 집단을 나타낸다. 근육 세포가 아닌 세포가 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 75%, 적어도 약 80%, 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 특정 경우에, 적어도 약 99% 존재하지 않는 경우에 근육 세포의 집단이 "분리된" 것이다. 순도는 임의의 적절한 방법, 예를 들어, 형광-활성화 세포 분류로 측정될 수 있다.The term “isolated” in the context of cells refers to a single cell or population of cells of interest that has been at least partially separated and/or purified from other cell types or other cellular material that occur naturally in the native tissue (eg, muscle tissue). indicate At least about 60%, at least about 70%, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 91%, at least about 92%, at least about 93% non-muscular cells , at least about 94%, at least about 95%, at least about 96%, at least about 97%, at least about 98%, and in certain cases, at least about 99%, a population of muscle cells is "isolated". Purity can be measured by any suitable method, eg, fluorescence-activated cell sorting.

용어 "자가"는 이후에 개체로 재도입되는 동일한 개체로부터 유래된 임의의 물질(예를 들어, 세포)을 나타낸다.The term "autologous" refers to any material (eg, cell) derived from the same organism that is then reintroduced into the organism.

용어 "동종이형"은 물질이 도입되는 개체와 동일 종의 상이한 동물로부터 유래되는 임의의 물질(예를 들어, 세포)을 나타낸다. 하나 이상의 유전자좌의 유전자가 동일하지 않은 경우 둘 이상의 개체가 서로 동종이형인 것으로 언급된다. 일부 양태에서, 동일 종의 개체로부터의 동종이형 물질은 항원적으로 상호작용하기에 유전적으로 충분히 상이할 수 있다.The term "allogeneic" refers to any substance (eg, cell) derived from a different animal of the same species as the individual into which the substance is being introduced. Two or more individuals are said to be allomorphic to each other if the genes at one or more loci are not identical. In some embodiments, allogeneic material from individuals of the same species may be genetically sufficiently different to interact antigenically.

용어 "치료하는" 또는 "치료"는 질병의 하나 이상의 증상의 개선; 상기 증상이 발생하기 전의 상기 증상 소견의 예방; 질병 진행의 늦춤 또는 완전한 예방(재발 에피소드 사이의 더 긴 기간, 증상 악화의 늦춤 또는 예방 등에 의해 명백할 수 있음); 완화 기간 발생의 향상; 질병의 진행성-만성 단계에서 야기되는 비가역적 손상의 늦춤(일차 및 이차 단계 둘 모두); 상기 진행성 단계의 발생의 지연; 또는 이들의 임의의 조합 중 어느 하나를 나타낸다.The term "treating" or "treatment" refers to improvement of one or more symptoms of a disease; preventing the occurrence of the symptoms before the symptoms occur; slowing or complete prevention of disease progression (which may be evident by longer periods between recurrent episodes, slowing or preventing worsening of symptoms, etc.); enhancement of remission period incidence; slowing of irreversible damage caused in the progressive-chronic phase of the disease (both primary and secondary phases); delay in the onset of the progressive phase; or any combination thereof.

용어 "투여하다", "투여하는" 또는 "투여"는 본원에 기재된 화합물 및 세포와 같은 제제 또는 조성물의 원하는 생물학적 작용 부위로의 전달을 가능하게 하기 위해 이용될 수 있는 방법을 나타낸다. 이들 방법은 비경구 투여(예를 들어, 정맥내, 피하, 복막내, 근내, 동맥내, 혈관내, 심장내, 수막강내, 비내, 피내, 유리체내 등), 경점막 주사, 경구 투여, 좌약으로서의 투여, 및 국소 투여를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 당업자는 질병 또는 질환과 관련된 하나 이상의 증상을 예방하거나 경감시키기 위해 본원에 기재된 화합물 및/또는 세포의 치료적 유효량을 투여하기 위한 추가 방법을 인지할 것이다.The terms "administer", "administering" or "administration" refer to methods that can be used to facilitate delivery of agents or compositions, such as compounds and cells described herein, to a desired site of biological action. These methods include parenteral administration (e.g., intravenous, subcutaneous, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intravascular, intracardiac, intrathecal, intranasal, intradermal, intravitreal, etc.), transmucosal injection, oral administration, Administration as a suppository, and topical administration include, but are not limited to. Those skilled in the art will recognize additional methods for administering a therapeutically effective amount of a compound and/or cell described herein to prevent or ameliorate one or more symptoms associated with a disease or disorder.

용어 "치료적 유효량" 또는 "치료적 유효 용량" 또는 "유효량"은 이롭거나 원하는 임상 효과를 발생시키기에 충분한 화합물, 치료제(예를 들어, 세포), 및/또는 약학적 약물의 양을 나타낸다. 치료적 유효량 또는 용량은 환자의 연령, 크기, 질병의 유형 또는 정도, 질병의 단계, 재생 세포의 투여 경로, 이용되는 보충 요법의 유형 또는 정도, 진행 중인 질병 과정 및 원하는 치료 유형(예를 들어, 공격적 대 통상적 치료)을 포함하나, 이에 제한되지는 않는 각각의 환자에 대해 개별적인 요인을 기초로 할 것이다. 본원에 기재된 바와 같은 약학적 화합물 또는 조성물의 치료적 유효량은 세포 배양 및 동물 모델로부터 초기에 추정될 수 있다. 예를 들어, 세포 배양 방법에서 결정된 IC50 값은 동물 모델에서 시작점으로 작용할 수 있는 반면, 동물 모델에서 결정된 IC50 값은 인간에서 치료적 유효 용량을 발견하는데 이용될 수 있다.The term “therapeutically effective amount” or “therapeutically effective dose” or “effective amount” refers to an amount of a compound, therapeutic agent (eg, cell), and/or pharmaceutical drug sufficient to produce a beneficial or desired clinical effect. A therapeutically effective amount or dosage is the age, size, type or severity of the disease of the patient, stage of the disease, route of administration of the regenerative cells, type or extent of supplemental therapy used, ongoing disease process, and type of treatment desired (e.g., Aggressive versus conventional treatment) will be based on individual factors for each patient, including but not limited to. A therapeutically effective amount of a pharmaceutical compound or composition as described herein can be initially estimated from cell cultures and animal models. For example, IC 50 values determined in cell culture methods can serve as a starting point in animal models, whereas IC 50 values determined in animal models can be used to discover therapeutically effective doses in humans.

용어 "약학적으로 허용되는 담체"는 유기체에 유의한 자극을 야기시키지 않고, 투여된 화합물의 생물학적 활성 및 특성을 파괴하지 않는 담체 또는 희석제를 나타낸다.The term "pharmaceutically acceptable carrier" refers to a carrier or diluent that does not cause significant irritation to the organism and does not destroy the biological activity and properties of the administered compound.

용어 "대상체", "개체" 및 "환자"는 척추동물, 바람직하게는 포유동물, 예를 들어, 인간을 나타내기 위해 본원에서 상호교환적으로 사용된다. 포유동물은 뮤린, 래트, 유인원, 인간, 농장 동물, 스포츠 동물 및 애완 동물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.The terms "subject", "individual" and "patient" are used interchangeably herein to refer to a vertebrate, preferably a mammal, such as a human. Mammals include, but are not limited to, murines, rats, apes, humans, farm animals, sport animals, and pets.

화합물의 투여의 맥락에서 용어 "급성 노출"은 대상체, 예를 들어, 인간 대상체, 또는 세포로의 화합물의 일시적 또는 간단한 적용을 나타낸다. 일부 구현예에서, 급성 노출은 치료 과정 또는 연장된 기간에 걸친 화합물의 단일 투여를 포함한다.The term "acute exposure" in the context of administration of a compound refers to the transient or brief application of a compound to a subject, eg, a human subject, or to a cell. In some embodiments, an acute exposure comprises a single administration of a compound over a course of treatment or an extended period of time.

화합물의 투여의 맥락에서 용어 "간헐적 노출"은 대상체, 예를 들어, 인간 대상체, 또는 세포로의 화합물의 반복적 적용을 나타내며, 적용 사이에 원하는 기간이 경과한다.The term “intermittent exposure” in the context of administration of a compound refers to repeated application of a compound to a subject, eg, a human subject, or to cells, with a desired period of time passing between applications.

화합물의 투여의 맥락에서 용어 "급성 요법"은 대상체, 예를 들어, 인간 대상체로의 화합물의 일시적 또는 간단한 적용, 또는 대상체, 예를 들어, 인간 대상체로의 화합물의 반복 적용을 나타내며, 적용 사이에 원하는 기간(예를 들어, 1일)이 경과한다. 일부 구현예에서, 급성 요법은 치료 과정 또는 연장된 기간에 걸친 대상체로의 화합물의 급성 노출(예를 들어, 단일 용량)을 포함한다. 다른 구현예에서, 급성 요법은 대상체로의 화합물의 간헐적 노출(예를 들어, 반복 용량)을 포함하며, 각각의 노출 사이에 원하는 기간이 경과한다.The term “acute therapy” in the context of administration of a compound refers to either temporary or brief application of a compound to a subject, eg a human subject, or repeated application of a compound to a subject, eg a human subject, with periods between applications. A desired period of time (eg, 1 day) has elapsed. In some embodiments, acute therapy involves acute exposure (eg, a single dose) of a compound to a subject over a course of treatment or over an extended period of time. In another embodiment, acute therapy involves intermittent exposure (eg, repeated doses) of a compound to a subject, with a desired period of time passing between each exposure.

화합물의 투여의 맥락에서 용어 "연속 노출"은 연장된 기간에 걸친 대상체, 예를 들어, 인간 대상체, 또는 세포로의 화합물의 반복된 만성 적용을 나타낸다.The term "continuous exposure" in the context of administration of a compound refers to repeated chronic application of a compound to a subject, eg, a human subject, or to cells over an extended period of time.

화합물의 투여의 맥락에서 용어 "만성 요법"은 화합물의 양 또는 수준이 선택된 기간에 걸쳐 실질적으로 일정하도록 하는 연장된 기간에 걸친 대상체, 예를 들어, 인간 대상체로의 화합물의 반복된 만성 적용을 나타낸다. 일부 구현예에서, 만성 요법은 연장된 기간에 걸친 대상체로의 화합물의 연속 노출을 포함한다.The term "chronic therapy" in the context of administration of a compound refers to repeated chronic application of a compound to a subject, eg, a human subject, over an extended period of time such that the amount or level of the compound is substantially constant over a selected period of time. . In some embodiments, chronic therapy involves continuous exposure of a compound to a subject over an extended period of time.

IV. 구현예의 상세한 설명IV. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

일 양태에서, 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물과 함께 분리된 근육 세포 집단을 배양함으로써 분리된 근육 세포 집단의 증식, 확장, 및/또는 착생을 자극하기 위한 방법이 본원에 제공된다. 일부 구현예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 실질적으로 정제되거나 정제된다(예를 들어, 비-근육 세포 또는 관심 대상이 아닌 다른 세포로부터 분리됨). 일부 예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 특정 구현예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 조합물을 포함한다.In one aspect, the group consisting of prostaglandin E2 (PGE2), PGE2 prodrugs, PGE2 receptor agonists, compounds that attenuate PGE2 metabolism, compounds that neutralize PGE2 inhibition, derivatives thereof, analogues thereof, and combinations thereof Provided herein are methods for stimulating proliferation, expansion, and/or engraftment of an isolated muscle cell population by culturing the isolated muscle cell population with a compound selected from. In some embodiments, the population of isolated muscle cells is substantially purified or purified (eg, separated from non-muscle cells or other cells not of interest). In some instances, the population of isolated muscle cells is skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiac muscle cells, embryonic stem cell-derived muscle cells, induced pluripotent stem cell-derived muscle cells, dedifferentiated muscle cells, or combinations thereof. include In certain embodiments, the population of isolated muscle cells comprises muscle stem cells, satellite cells, myocytes, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or combinations thereof.

분리된 근육 세포의 집단은 대상체로부터 획득될 수 있다. 다른 구현예에서, 분리된 근육 세포는 세포주, 예를 들어, 일차 세포주로부터 유래된다. 일부 예에서, 대상체는 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖는다. 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병은 급성 근육 손상, 열상, 또는 외상, 연조직 수의 외상, 뒤시엔느 근위축증(DMD), 베커 근육 디스트로피, 팔다리이음근육 디스트로피, 근육위축가쪽경화증(ALS), 원위근이영양증(DO), 유전 근육병증, 근육긴장퇴행위축(MDD), 사립체근육병증, 근세관성 근육병증(MM), 중증근육무력증(MG), 울혈성심장기능상실, 주기마비, 다발근육염, 횡문근융해, 피부근육염, 암 악액질, AIDS 악액질, 심장 악액질, 스트레스 유발 요실금, 및 근감소증으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.An isolated population of muscle cells can be obtained from a subject. In another embodiment, the isolated muscle cells are from a cell line, eg, a primary cell line. In some instances, the subject has a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy. Diseases or conditions associated with muscle injury, injury, or atrophy include acute muscle injury, laceration, or trauma, soft tissue trauma, Duchenne muscular dystrophy (DMD), Becker muscular dystrophy, distal muscle dystrophy, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), distal muscular dystrophy (DO), hereditary myopathy, myotonic dystrophy (MDD), mitochondrial myopathy, myotubular myopathy (MM), myasthenia gravis (MG), congestive heart failure, periodic paralysis, polymyositis, rhabdomyolysis, dermatomyositis, cancer cachexia, AIDS cachexia, cardiac cachexia, stress-induced urinary incontinence, and sarcopenia.

일부 구현예에서, PGE2 유도체는 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2를 포함한다. 다른 구현예에서, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물은 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH)를 비활성화시키거나 차단하거나, 15-PGDH에 의한 분해대사를 위해 세포 내부로 PGE2를 전달하는 프로스타글란딘 전달체(PTG 또는 SLC02A1)를 비활성화시키거나 차단하는 화합물, 중화 펩티드, 또는 중화 항체를 포함한다.In some embodiments, the PGE2 derivative includes 16,16-dimethyl prostaglandin E2. In another embodiment, the compound that attenuates PGE2 metabolism inactivates or blocks 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH), or delivers PGE2 into cells for metabolism by 15-PGDH. compounds that inactivate or block the prostaglandin transporter (PTG or SLC02A1), neutralizing peptides, or neutralizing antibodies.

일부 구현예에서, 분리된 근육 세포 집단과 함께 화합물을 배양하는 단계는 화합물에 대한 분리된 근육 세포 집단의 급성, 간헐적, 또는 연속 노출을 포함한다. 화합물은 급성 방식으로 1회 분리된 세포에 노출될 수 있다. 다른 경우에, 화합물은 노출 사이에 시간이 경과하는 방식으로 1회 초과의 시점에서 분리된 세포에 노출될 수 있다. 또 다른 경우에, 화합물은 세포와 직접 접촉하는 화합물의 수준이 미리 선택된 양 이하로 떨어지지 않도록 분리된 세포에 연속적으로 노출될 수 있다.In some embodiments, culturing the compound with the isolated muscle cell population comprises acute, intermittent, or continuous exposure of the isolated muscle cell population to the compound. The compound may be exposed to the isolated cells once in an acute manner. In other cases, the compound may be exposed to the isolated cells at more than one time point, with a lapse of time between exposures. In another case, the compound can be continuously exposed to the isolated cells such that the level of the compound in direct contact with the cells does not fall below a preselected amount.

특정 구현예에서, 대상체에서 근육 세포 착생을 촉진하기 위한 방법이 본원에 제공된다. 상기 방법은 대상체에서 근육 세포의 착생을 촉진하기 위해 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물과 함께 분리된 근육 세포 집단을 배양하거나 접촉시키고; 배양되거나 접촉된 근육 세포를 대상체에 투여하는 것을 포함한다.In certain embodiments, provided herein are methods for promoting muscle cell engraftment in a subject. The method comprises an effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, a compound thereof to promote the engraftment of muscle cells in a subject, culturing or contacting the isolated population of muscle cells with a compound selected from the group consisting of analogs of, and combinations thereof; and administering the cultured or contacted muscle cells to a subject.

또 다른 양태에서, 분리된 근육 세포의 집단 및 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 조성물이 본원에 제공된다. 일부 구현예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 조성물은 또한 약학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있다.In another embodiment, an isolated population of muscle cells and prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, an analogue thereof, and combinations thereof are provided herein. In some embodiments, the population of isolated muscle cells is skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiac muscle cells, embryonic stem cell-derived muscle cells, induced pluripotent stem cell-derived muscle cells, dedifferentiated muscle cells, or combinations thereof. includes In some instances, the population of isolated muscle cells includes muscle stem cells, satellite cells, myocytes, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or combinations thereof. The composition may also include a pharmaceutically acceptable carrier.

또 다른 양태에서, 본원에 개시된 조성물 중 임의의 조성물, 및 사용 설명서를 포함하는 키트가 본원에 제공된다.In another aspect, provided herein is a kit comprising any of the compositions disclosed herein, and instructions for use.

또 다른 양태에서, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖는 대상체에서 근육 세포의 집단을 재생시키기 위한 방법이 본원에 제공된다. 상기 방법은 대상체에서 근육 세포의 집단을 증가시키고/시키거나 대상체에서 근육 기능을 향상시키기 위해 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체를 대상체에 투여하는 것을 포함한다.In another aspect, provided herein are methods for regenerating a population of muscle cells in a subject having a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy. The method comprises a therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, to increase a population of muscle cells in a subject and/or improve muscle function in a subject; and administering to the subject a compound selected from the group consisting of a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, an analog thereof, and a combination thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier.

관련 양태에서, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖는 대상체에서 근육 세포 집단의 증식 및/또는 확장을 자극하기 위한 방법이 본원에 제공된다. 상기 방법은 대상체에서 근육 세포의 집단을 증가시키고/시키거나 대상체에서 근육 기능을 향상시키기 위해 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체를 대상체에 투여하는 것을 포함한다.In a related aspect, provided herein are methods for stimulating proliferation and/or expansion of a population of muscle cells in a subject having a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy. The method comprises a therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, to increase a population of muscle cells in a subject and/or improve muscle function in a subject; and administering to the subject a compound selected from the group consisting of a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, an analog thereof, and a combination thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier.

일부 구현예에서, 근육 세포의 집단은 근육 세포의 내인성 집단을 포함한다. 다른 구현예에서, 근육 세포의 집단은 대상체에게 투여된(예를 들어, 주사되거나 이식된) 분리된 근육 세포의 집단을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 근육 세포의 집단은 근육 세포의 내인성 집단 및 대상체에게 투여된 분리된 근육 세포의 집단 둘 모두를 포함한다.In some embodiments, the population of muscle cells comprises an endogenous population of muscle cells. In other embodiments, the population of muscle cells comprises an isolated population of muscle cells administered (eg, injected or transplanted) to a subject. In another embodiment, the population of muscle cells includes both an endogenous population of muscle cells and an isolated population of muscle cells administered to a subject.

일부 구현예에서, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병은 급성 근육 손상 또는 외상, 연조직 수의 외상, 뒤시엔느 근위축증(DMD), 베커 근육 디스트로피, 팔다리이음근육 디스트로피, 근육위축가쪽경화증(ALS), 원위근이영양증(DD), 유전 근육병증, 근육긴장퇴행위축(MDD), 사립체근육병증, 근세관성 근육병증(MM), 중증근육무력증(MG), 울혈성심장기능상실, 주기마비, 다발근육염, 횡문근융해, 피부근육염, 암 악액질, AIDS 악액질, 심장 악액질, 스트레스 유발 요실금, 및 근감소증으로 구성된 군으로부터 선택된다.In some embodiments, the disease or condition associated with muscle injury, injury, or atrophy is acute muscle injury or trauma, soft tissue trauma, Duchenne muscular dystrophy (DMD), Becker muscular dystrophy, distal muscle dystrophy, muscular dystrophy. Lateral sclerosis (ALS), distal muscular dystrophy (DD), hereditary myopathy, dystonic dystrophy (MDD), glomerular myopathy, myotubular myopathy (MM), myasthenia gravis (MG), congestive heart failure, cycle paralysis, polymyositis, rhabdomyolysis, dermatomyositis, cancer cachexia, AIDS cachexia, cardiac cachexia, stress-induced urinary incontinence, and sarcopenia.

일부 구현예에서, 근육 세포의 집단은 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 경우에, 근육 세포의 집단은 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 조합물을 포함한다.In some embodiments, the population of muscle cells comprises skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiac muscle cells, embryonic stem cell-derived muscle cells, induced pluripotent stem cell-derived muscle cells, dedifferentiated muscle cells, or combinations thereof. do. In some cases, the population of muscle cells includes muscle stem cells, satellite cells, myocytes, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or combinations thereof.

일부 구현예에서, PGE2 유도체는 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2를 포함한다.In some embodiments, the PGE2 derivative includes 16,16-dimethyl prostaglandin E2.

일부 구현예에서, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물은 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH)를 비활성화시키거나 차단하거나, 프로스타글란딘 전달체(PTG 또는 SLC02A1)를 비활성화시키거나 차단하는 화합물, 중화 펩티드, 또는 중화 항체를 포함한다.In some embodiments, a compound that attenuates PGE2 metabolism inactivates or blocks 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH), or a compound that inactivates or blocks the prostaglandin transporter (PTG or SLC02A1), neutralizing peptides, or neutralizing antibodies.

일부 구현예에서, 화합물을 투여하는 단계는 경구, 복막내, 근내, 동맥내, 피내, 피하, 정맥내, 또는 심장내 투여를 포함한다. 일부 경우에, 화합물은 급성 요법에 따라 투여된다. 특정 예에서, 급성 요법은 대상체로의 화합물의 급성 노출(예를 들어, 단일 용량)을 포함한다. 다른 예에서, 급성 요법은 대상체로의 화합물의 간헐적 노출(예를 들어, 반복 용량)을 포함한다. 비제한적인 예로서, 급성 PGE2 요법은 원하는 기간(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 또는 7일의 과정)에 걸쳐 PGE2의 일련의 간헐적(예를 들어, 매일) 용량을 포함할 수 있다.In some embodiments, administering the compound comprises oral, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intradermal, subcutaneous, intravenous, or intracardiac administration. In some cases, the compound is administered according to acute therapy. In certain instances, acute therapy includes acute exposure (eg, a single dose) of a compound to a subject. In another example, acute therapy involves intermittent exposure (eg, repeated doses) of a compound to a subject. As a non-limiting example, acute PGE2 therapy includes a series of intermittent (eg, daily) doses of PGE2 over a desired period of time (eg, over the course of 2, 3, 4, 5, 6, or 7 days). can do.

다른 구현예에서, 투여 단계는 대상체에 분리된 근육 세포 집단을 투여하는 것을 추가로 포함한다. 분리된 근육 세포의 집단은 대상체에 대해 자가 근육 세포 집단일 수 있다. 분리된 근육 세포의 집단은 대상체에 대해 동종이형 근육 세포 집단일 수 있다. 일부 예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 실질적으로 정제되거나 정제된다. 다른 예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 대상체에 투여되기 전에 화합물과 함께 배양된다. 분리된 근육 세포 집단과 함께 화합물을 배양하는 단계는 화합물에 대한 분리된 근육 세포 집단의 급성, 간헐적, 또는 연속 노출을 포함할 수 있다. 분리된 근육 세포 집단을 투여하는 것은 대상체로 세포를 주사하거나 이식하는 것을 포함할 수 있다. 분리된 근육 세포 집단 및 화합물은 동시에 대상체에 투여될 수 있다. 대안적으로, 분리된 근육 세포 집단 및 화합물은 순차적으로 대상체에 투여될 수 있다.In another embodiment, the administering step further comprises administering the isolated population of muscle cells to the subject. The isolated population of muscle cells may be an autologous population of muscle cells for the subject. The isolated population of muscle cells may be an allogeneic population of muscle cells for the subject. In some instances, the isolated population of muscle cells is substantially purified or purified. In another example, an isolated population of muscle cells is incubated with a compound prior to administration to a subject. Culturing the compound with the isolated muscle cell population can include acute, intermittent, or continuous exposure of the isolated muscle cell population to the compound. Administering the isolated population of muscle cells can include injecting or transplanting the cells into a subject. The isolated muscle cell population and compound can be administered to a subject simultaneously. Alternatively, the isolated muscle cell population and compound can be administered to a subject sequentially.

또 다른 양태에서, 근육 상해, 손상 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료할 필요가 있는 대상체에서 근육 상해, 손상 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료하기 위한 방법이 본원에 제공된다. 상기 방법은 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료하기 위해 (i) 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체, 및 (ii) 분리된 근육 세포의 집단을 대상체에 투여하는 것을 포함한다.In another aspect, provided herein is a method for preventing or treating a disease or condition associated with muscle injury, damage or atrophy in a subject in need thereof. The method includes (i) a therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, to prevent or treat a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy. , a compound selected from the group consisting of a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, an analogue thereof, and a combination thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier, and (ii) a population of isolated muscle cells to a subject. It includes administering

관련 양태에서, (i) 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체, 및 (ii) 분리된 근육 세포의 집단을 대상체에 투여함으로써 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖는 대상체에서 근육 세포 집단의 증식 및/또는 확장을 자극하기 위한 방법이 본원에 제공된다. 일부 구현예에서, 근육 세포의 집단은 근육 세포의 내인성 집단을 포함한다. 다른 구현예에서, 근육 세포의 집단은 대상체에게 투여된(예를 들어, 주사되거나 이식된) 분리된 근육 세포의 집단을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 근육 세포의 집단은 근육 세포의 내인성 집단 및 대상체에게 투여된 분리된 근육 세포의 집단 둘 모두를 포함한다. 특정 구현예에서, 화합물의 치료적 유효량은 대상체에서 내인성 근육 세포의 집단을 증가시키고/시키거나, 대상체에 투여된 분리된 근육 세포의 집단을 증가시키고/시키거나, 대상체에서 근육 기능을 향상시키기에 충분한 양을 포함한다.In a related aspect, (i) a therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, an analog thereof, and A subject having a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy by administering to the subject a compound selected from the group consisting of combinations thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier, and (ii) a population of isolated muscle cells. Provided herein are methods for stimulating proliferation and/or expansion of muscle cell populations in a. In some embodiments, the population of muscle cells comprises an endogenous population of muscle cells. In other embodiments, the population of muscle cells comprises an isolated population of muscle cells administered (eg, injected or transplanted) to a subject. In another embodiment, the population of muscle cells includes both an endogenous population of muscle cells and an isolated population of muscle cells administered to a subject. In certain embodiments, a therapeutically effective amount of a compound is sufficient to increase a population of endogenous muscle cells in a subject, increase a population of isolated muscle cells administered to a subject, and/or improve muscle function in a subject. contain a sufficient amount

일부 구현예에서, PGE2 유도체는 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2를 포함한다. 일부 예에서, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물은 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH)를 비활성화시키거나 차단하거나, 프로스타글란딘 전달체(PTG 또는 SLC02A1)를 비활성화시키거나 차단하는 화합물, 중화 펩티드, 또는 중화 항체를 포함한다.In some embodiments, the PGE2 derivative includes 16,16-dimethyl prostaglandin E2. In some instances, the compound that attenuates PGE2 metabolism is a compound that inactivates or blocks 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH), a compound that inactivates or blocks the prostaglandin transporter (PTG or SLC02A1), a neutralizing peptide , or neutralizing antibodies.

일부 구현예에서, 근육 세포의 집단은 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 경우에, 근육 세포의 집단은 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 분리된 근육 세포의 집단은 실질적으로 정제되거나 정제된다.In some embodiments, the population of muscle cells comprises skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiac muscle cells, embryonic stem cell-derived muscle cells, induced pluripotent stem cell-derived muscle cells, dedifferentiated muscle cells, or combinations thereof. do. In some cases, the population of muscle cells includes muscle stem cells, satellite cells, myocytes, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or combinations thereof. The isolated population of muscle cells is substantially purified or purified.

일부 구현예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 대상체에 투여되기 전에 화합물과 함께 배양된다. 일부 경우에, 분리된 근육 세포 집단과 함께 화합물을 배양하는 것은 화합물에 대한 분리된 근육 세포 집단의 급성, 간헐적, 또는 연속 노출을 포함한다.In some embodiments, an isolated population of muscle cells is cultured with a compound prior to administration to a subject. In some cases, culturing the compound with the isolated muscle cell population includes acute, intermittent, or continuous exposure of the isolated muscle cell population to the compound.

일부 구현예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 대상체에 대해 자가 근육 세포 집단이다. 다른 구현예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 대상체에 대해 동종이형 근육 세포 집단이다.In some embodiments, the isolated population of muscle cells is an autologous population of muscle cells for the subject. In another embodiment, the isolated population of muscle cells is an allogeneic population of muscle cells for the subject.

화합물의 투여는 경구, 복막내, 근내, 동맥내, 피내, 피하, 정맥내, 또는 심장내 투여일 수 있다. 일부 경우에, 화합물은 급성 요법에 따라 투여된다. 특정 예에서, 급성 요법은 대상체로의 화합물의 급성 노출(예를 들어, 단일 용량)을 포함한다. 다른 예에서, 급성 요법은 대상체로의 화합물의 간헐적 노출(예를 들어, 반복 용량)을 포함한다. 비제한적인 예로서, 급성 PGE2 요법은 원하는 기간(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 또는 7일의 과정)에 걸쳐 PGE2의 일련의 간헐적(예를 들어, 매일) 용량을 포함할 수 있다. 분리된 근육 세포 집단의 투여는 대상체에 세포를 주사하거나 이식하는 것을 포함할 수 있다. 화합물 및 분리된 근육 세포 집단은 동시에 대상체에 투여될 수 있다. 선택적으로, 화합물 및 분리된 근육 세포 집단은 순차적으로 대상체에 투여될 수 있다.Administration of the compound may be oral, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intradermal, subcutaneous, intravenous, or intracardiac administration. In some cases, the compound is administered according to acute therapy. In certain instances, acute therapy includes acute exposure (eg, a single dose) of a compound to a subject. In another example, acute therapy involves intermittent exposure (eg, repeated doses) of a compound to a subject. As a non-limiting example, acute PGE2 therapy includes a series of intermittent (eg, daily) doses of PGE2 over a desired period of time (eg, over the course of 2, 3, 4, 5, 6, or 7 days). can do. Administration of the isolated population of muscle cells can include injecting or transplanting the cells into a subject. The compound and the isolated muscle cell population can be administered to a subject simultaneously. Optionally, the compound and the isolated muscle cell population can be administered to the subject sequentially.

일부 구현예에서, 대상체는 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖거나, 발병할 위험이 있는 것으로 의심된다. 일부 경우에, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병은 급성 근육 손상 또는 외상, 연조직 수의 외상, 뒤시엔느 근위축증(DMD), 베커 근육 디스트로피, 팔다리이음근육 디스트로피, 근육위축가쪽경화증(ALS), 원위근이영양증(DD), 유전 근육병증, 근육긴장퇴행위축(MDD), 사립체근육병증, 근세관성 근육병증(MM), 중증근육무력증(MG), 울혈성심장기능상실, 주기마비, 다발근육염, 횡문근융해, 피부근육염, 암 악액질, AIDS 악액질, 심장 악액질, 스트레스 유발 요실금, 및 근감소증으로 구성된 군으로부터 선택된다.In some embodiments, the subject is suspected of having, or at risk of developing, a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy. In some cases, the disease or condition associated with a muscle injury, injury, or atrophy is acute muscle injury or trauma, soft tissue trauma, Duchenne muscular dystrophy (DMD), Becker muscular dystrophy, distal muscle dystrophy, lateral muscular atrophy. Sclerosis (ALS), distal muscular dystrophy (DD), hereditary myopathy, myotonic dystrophy (MDD), glomerular myopathy, myotubular myopathy (MM), myasthenia gravis (MG), congestive heart failure, periodic paralysis , polymyositis, rhabdomyolysis, dermatomyositis, cancer cachexia, AIDS cachexia, cardiac cachexia, stress-induced urinary incontinence, and sarcopenia.

A. 근육 세포의 증식 또는 착생을 자극하기 위한 방법A. Methods for Stimulating Proliferation or Engraftment of Muscle Cells

분리된 근육 세포의 증식 및/또는 착생을 자극하거나 촉진하기 위한 시험관 내 또는 생체 외 방법이 본원에 제공된다. 상기 방법은 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 또는 이들의 조합물과 함께 분리된 근육 세포 집단을 배양하거나 접촉시키는 것을 포함한다. 화합물은 세포를 유지시키거나 증식시키기 위해 사용되는 임의의 배양 배지에 첨가될 수 있다.In vitro or ex vivo methods for stimulating or promoting proliferation and/or engraftment of isolated muscle cells are provided herein. The methods are isolated with prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, an analogue thereof, or a combination thereof. culturing or contacting a population of muscle cells. The compounds can be added to any culture medium used to maintain or propagate cells.

화합물은 PGE2 신호전달을 모방하거나, 활성화시키거나, 자극할 수 있는 임의의 소분자, 프로드러그, 생물학적 생성물 등일 수 있다. 일부 경우에, 화합물은 PGE2(즉, 디노프로스톤), 합성 PGE2 유도체(예를 들어, 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2; dmPGE2), 합성 PGE2 유사체, 합성 PGE2 변이체, 또는 근육-특이적 PGE2 변이체이다. 다른 경우에, 화합물은 PGE2 프로드러그, 예를 들어, 근육 세포에 노출되거나 근육 세포에 근접하는 경우 약리학적으로 활성인 PGE2 약물로 대사될 수 있는 PGE2의 프로드러그이다. 또 다른 경우에, 화합물은 PGE2 수용체 1, PGE2 수용체 2, PGE2 수용체 3, 및 PGE2 수용체 4를 포함하는 PGE2 수용체 중 어느 하나의 효능제일 수 있다. 효능제는 하나 이상의 PGE2 수용체에 특이적으로 결합하거나 이를 활성화시킬 수 있다. 일부 경우에, 화합물은 PGE2 분해대사를 약화시키거나, 방해하거나, 억제하거나, 감소시키는 화합물, 예를 들어, PGE2를 분해하거나 대사시키는 효소, 예를 들어, 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH)를 비활성화시키거나 차단하는 화합물 또는 중화(차단) 항체일 수 있다. 다른 경우에, 화합물은 PGE2 및/또는 PGE2 합성, 활성 및/또는 분비의 억제를 차단하거나, 방해하거나, 대항한다.The compound may be any small molecule, prodrug, biological product, etc. capable of mimicking, activating or stimulating PGE2 signaling. In some cases, the compound is PGE2 (ie, dinoprostone), a synthetic PGE2 derivative (eg, 16,16-dimethyl prostaglandin E2; dmPGE2), a synthetic PGE2 analog, a synthetic PGE2 variant, or a muscle-specific PGE2 variant. . In other cases, the compound is a PGE2 prodrug, eg, a prodrug of PGE2 that can be metabolized to a pharmacologically active PGE2 drug when exposed to or in proximity to a muscle cell. In another case, the compound may be an agonist of any of the PGE2 receptors, including PGE2 receptor 1, PGE2 receptor 2, PGE2 receptor 3, and PGE2 receptor 4. An agonist can specifically bind to or activate one or more PGE2 receptors. In some cases, the compound is a compound that attenuates, interferes with, inhibits, or reduces PGE2 metabolism, such as an enzyme that breaks down or metabolizes PGE2, such as 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase ( 15-PGDH) or neutralizing (blocking) antibodies. In other cases, the compound blocks, interferes with, or antagonizes inhibition of PGE2 and/or PGE2 synthesis, activity and/or secretion.

일부 구현예에서, 본원에 기재된 화합물은 정지 근육 세포를 포함하는 근육 세포의 증식을 촉발할 수 있다. 분리된 근육 세포의 집단은 근육 세포의 적어도 약 90%가 단일 유형의 근육 세포가 되도록 하는 순수하거나 실질적으로 순수한 근육 세포의 집단일 수 있다. 다른 구현예에서, 집단은 세포의 약 90% 미만이 한 유형의 세포인 근육 세포의 혼합물이다. 일부 예에서, 근육 세포는 대상체로부터 수거된 골격근 세포, 평활근 세포, 및/또는 심장 근육 세포를 포함한다. 다른 예에서, 근육 세포는 배아 줄기 세포, 예를 들어, 인간 배아 줄기 세포 또는 유도된 다능성 줄기 세포, 예를 들어, 인간 유도 다능성 줄기 세포로부터 생성되거나 분화된다. 또 다른 예에서, 근육 세포는 탈분화 근육 세포이다. 일부 구현예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 예를 들어, 분리된 근육 세포는 근육 줄기 세포의 순수하거나 실질적으로 순수한 집단일 수 있다. 대안적으로, 분리된 근육 세포는 위성 세포의 순수하거나 실질적으로 순수한 집단일 수 있다. 다른 예에서, 분리된 근육 세포는 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 임의의 조합물의 이종성 혼합물일 수 있다. 이와 같이, 혼합물은 근육 줄기 세포 및 위성 세포, 및 선택적으로 근육세포를 포함할 수 있다.In some embodiments, the compounds described herein are capable of triggering the proliferation of muscle cells, including quiescent muscle cells. An isolated population of muscle cells can be a pure or substantially pure population of muscle cells such that at least about 90% of the muscle cells are of a single type. In another embodiment, the population is a mixture of muscle cells in which less than about 90% of the cells are cells of one type. In some examples, the muscle cells include skeletal muscle cells, smooth muscle cells, and/or cardiac muscle cells harvested from a subject. In another example, the muscle cells are generated or differentiated from embryonic stem cells, eg, human embryonic stem cells or induced pluripotent stem cells, eg, human induced pluripotent stem cells. In another example, the muscle cell is a dedifferentiated muscle cell. In some embodiments, the population of isolated muscle cells comprises muscle stem cells, satellite cells, myocytes, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or combinations thereof. For example, an isolated muscle cell can be a pure or substantially pure population of muscle stem cells. Alternatively, the isolated muscle cells may be a pure or substantially pure population of satellite cells. In another example, the isolated muscle cells can be a heterogeneous mixture of muscle stem cells, satellite cells, myocytes, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or any combination thereof. As such, the mixture may include muscle stem cells and satellite cells, and optionally muscle cells.

일부 구현예에서, 근육 세포 또는 유도된 다능성 줄기 세포는 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖는 대상체로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병은 급성 근육 손상, 열상 또는 외상, 연조직 수의 외상, 뒤시엔느 근위축증(DMD), 베커 근육 디스트로피, 팔다리이음근육 디스트로피, 근육위축가쪽경화증(ALS), 원위근이영양증(DD), 유전 근육병증, 근육긴장퇴행위축(MDD), 사립체근육병증, 근세관성 근육병증(MM), 중증근육무력증(MG), 울혈성심장기능상실, 주기마비, 다발근육염, 횡문근융해, 피부근육염, 암 악액질, AIDS 악액질, 심장 악액질, 스트레스 유발 요실금, 근감소증 또는 이들의 임의의 조합이다.In some embodiments, the muscle cells or induced pluripotent stem cells are from a subject having a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy. In some embodiments, the disease or condition associated with muscle injury, injury, or atrophy is an acute muscle injury, laceration or trauma, soft tissue trauma, Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), Becker's muscular dystrophy, distal muscle dystrophy, Amyotrophic lateral sclerosis (ALS), distal muscular dystrophy (DD), hereditary myopathy, myotonic dystrophy (MDD), glomerular myopathy, myotubular myopathy (MM), myasthenia gravis (MG), congestive heart failure , periodic paralysis, polymyositis, rhabdomyolysis, dermatomyositis, cancer cachexia, AIDS cachexia, cardiac cachexia, stress-induced urinary incontinence, sarcopenia, or any combination thereof.

특정 구현예에서, 대상체에서 근육 세포 착생을 촉진하기 위한 생체 외 방법이 제공된다. 상기 방법은 대상체에서 근육 세포의 착생을 촉진하기 위해 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물과 함께 분리된 근육 세포 집단을 배양하거나 접촉시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 배양되거나 접촉된 근육 세포를 대상체에 투여하는 것을 포함한다. 일부 예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 대상체에 대해 자가 근육 세포 집단이다. 다른 예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 대상체에 대해 동종이형 근육 세포 집단이다. 일부 구현예에서, 대상체는 인간이다. 일부 구현예에서, 대상체는 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖는다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체를 대상체에 투여하는 것을 추가로 포함한다. 대상체는 배양되거나 접촉된 근육 세포가 대상체에 투여되기 전, 투여와 동시에, 및/또는 투여 후에 화합물이 투여될 수 있다. 일부 예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 대상체에 투여되는 동일한 화합물과 함께 배양되거나 접촉된다. 다른 예에서, 분리된 근육 세포의 집단은 대상체에 투여되는 화합물과 상이한 화합물과 함께 배양되거나 접촉된다.In certain embodiments, an ex vivo method for promoting muscle cell engraftment in a subject is provided. The method comprises an effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, a compound thereof to promote the engraftment of muscle cells in a subject, and culturing or contacting the isolated population of muscle cells with a compound selected from the group consisting of analogs of, and combinations thereof. The method also includes administering the cultured or contacted muscle cells to a subject. In some instances, the isolated population of muscle cells is an autologous population of muscle cells for the subject. In another example, the population of isolated muscle cells is an allogeneic population of muscle cells for the subject. In some embodiments, the subject is a human. In some embodiments, the subject has a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy. In some embodiments, the method comprises a therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, an analog thereof, and combinations thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier to the subject. The subject may be administered the compound prior to, concurrently with, and/or after administration of the cultured or contacted muscle cells to the subject. In some instances, an isolated population of muscle cells is cultured or contacted with the same compound administered to the subject. In another example, an isolated population of muscle cells is incubated with or contacted with a compound that is different from the compound administered to the subject.

근육 세포는 복합 흉근(musculi pectoralis complex), 광배근, 대원근 및 견갑하근, 상완요골근, 이두근, 상완근, 방형회내근, 원형회내근, 요측수근굴근, 척측수근굴근, 표재지굴근, 심수지굴근, 단수무지굴근, 무지대립근, 엄지모음근, 단수무지굴근, 장요근, 허리근, 복직근, 대퇴직근, 대둔근, 중둔근, 내측 슬건, 비복근, 외측 슬건, 대퇴사두근 기전, 장수내전근, 단내전근, 대내전근, 내측비복근, 외측비복근, 가자미근, 후경골근, 전경골근, 장지굴근, 단지굴근, 장족무지굴근, 장족무지신근, 손 근육, 팔 근육, 발 근육, 다리 근육, 가슴 근육, 배 근육, 등 근육, 엉덩이 근육, 어깨 근육, 두경부 근육 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는 신체의 임의의 근육으로부터 획득될 수 있다.Muscle cells include the musculi pectoralis complex, latissimus dorsi, teres major and subscapularis, brachioradialis, biceps, brachii, quadrate pronator, circular pronator, flexor carpi radialis, flexor carpi dorsiformis, flexor superficial, deep carpi. , singular flexor of the thumb, abdominus abdominis muscle, antagonist of the thumb, flexor of the thumb singular, iliopsoas muscle, psoas muscle, rectus abdominis muscle, rectus femoris muscle, gluteus maximus muscle, gluteus medius muscle, medial hamstring muscle, gastrocnemius muscle, lateral hamstring tendon, quadriceps muscle mechanism, long adductor muscle, adductor minor muscle, large Adductor muscle, medial gastrocnemius muscle, lateral gastrocnemius muscle, soleus muscle, tibialis posterior muscle, tibialis anterior muscle, longus flexor muscle, short flexor muscle, gluteus medius flexor muscle, extensor gastrocnemius gastrocnemius muscle, hand muscle, arm muscle, foot muscle, leg muscle, pectoral muscle, abdominal muscle, back muscle , buttock muscles, shoulder muscles, head and neck muscles, etc., including, but not limited to, can be obtained from any muscle in the body.

일부 구현예에서, 근육 세포는 특정 근육으로부터 획득되고, 본원에 개시된 방법에 따라 확장된 후, 동일 근육으로 다시 이식되거나, 대안적으로 상이한 근육으로 이식된다. 일부 경우에, 근육 세포의 공급원 및 이식 부위는 대상체의 동일 근육이다. 다른 경우에, 근육 세포의 공급원 및 이식 부위는 대상체의 상이한 근육이다. 다른 경우에, 근육 세포의 공급원 및 이식 부위는 상이한 대상체로부터의 동일 유형의 근육이다. 또 다른 경우에, 근육 세포의 공급원 및 이식 부위는 상이한 대상체로부터의 상이한 유형의 근육이다.In some embodiments, muscle cells are obtained from a particular muscle, expanded according to the methods disclosed herein, and then transplanted back into the same muscle or, alternatively, into a different muscle. In some cases, the source of the muscle cells and transplant site are the same muscles of the subject. In other cases, the source of the muscle cells and transplant site is a different muscle of the subject. In other cases, the source of muscle cells and transplant site are the same type of muscle from different subjects. In another case, the source of the muscle cells and transplant site are different types of muscles from different subjects.

본원에 개시된 화합물은 분리된 근육 세포와 급성으로, 간헐적으로 또는 연속적으로 배양될 수 있다. 일부 구현예에서, 화합물은 일정 기간 동안 단일 용량으로 세포에 노출된다. 다른 구현예에서, 화합물은 투여 사이에 일정 기간, 예를 들어, 1일, 2일, 1주 또는 그 이상 경과하도록 하여 적어도 2회 이상의 용량으로 세포에 노출된다. 일부 구현예에서, 화합물은, 예를 들어, 일정 기간에 걸쳐 화합물 농도 또는 세포에 대한 효과에서 변화 없이 세포에 만성적으로 또는 연속적으로 노출된다.The compounds disclosed herein can be cultured with isolated muscle cells acutely, intermittently or continuously. In some embodiments, the compound is exposed to cells in a single dose over a period of time. In another embodiment, the compound is exposed to the cells in at least two or more doses, such that a period of time elapses between administrations, eg, 1 day, 2 days, 1 week or more. In some embodiments, the compound is chronically or continuously exposed to cells, eg, without a change in compound concentration or effect on the cell over a period of time.

B. 대상체에서 상해를 입은 근육 세포를 재생시키기 위한 방법B. Methods for Regenerating Injured Muscle Cells in a Subject

본원에 제공된 방법은 대상체, 예를 들어, 인간 대상체에서 근육을 재생시키거나 회복시키기 위해 이용될 수 있다. 근육의 재생은 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육 전구 세포, 및 이들의 임의의 조합물로부터 새로운 근육 섬유를 형성시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 근육 수복 및/또는 유지를 향상시키거나 증대시키는데 유용하다.The methods provided herein can be used to regenerate or repair muscle in a subject, eg, a human subject. Regeneration of muscle involves forming new muscle fibers from muscle stem cells, satellite cells, muscle progenitor cells, and any combination thereof. The methods are also useful for enhancing or augmenting muscle repair and/or maintenance.

본 발명의 PGE2 화합물은 근육 변성 또는 위축을 겪는 대상체에 투여될 수 있다. 근육 위축은 근육 질량 및/또는 근력의 손실을 포함할 수 있다. 이는 대상체의 임의의 근육에 영향을 줄 수 있다. 일부 경우에, 본원에 제공된 조성물, 방법, 및 키트를 필요로 하는 대상체는, 예를 들어, 연령, 비활성, 손상, 질병, 및 이들의 임의의 조합으로 인해 근육 손실을 나타내거나 경험한다.The PGE2 compounds of the present invention can be administered to subjects suffering from muscle degeneration or atrophy. Muscle atrophy can include loss of muscle mass and/or strength. It can affect any muscle of the subject. In some cases, a subject in need of the compositions, methods, and kits provided herein exhibits or experiences muscle loss, eg, due to age, inactivity, injury, disease, and any combination thereof.

일부 구현예에서, 화합물은 근육 세포 증식, 분화, 및/또는 근육 세포의 융합을 활성화시킬 수 있다. 일부 경우에, 근육 조직은 재생된다. 다른 경우에, 근육 기능(예를 들어, 근육량, 근력 및/또는 근육 수축)은 회복되거나 향상된다. 일부 경우에, 근육 약화 및 위축이 개선된다.In some embodiments, the compound is capable of activating muscle cell proliferation, differentiation, and/or fusion of muscle cells. In some cases, muscle tissue is regenerated. In other cases, muscle function (eg, muscle mass, strength, and/or muscle contraction) is restored or improved. In some cases, muscle weakness and atrophy are improved.

손상된 근육은 복합 흉근, 광배근, 대원근 및 견갑하근, 상완요골근, 이두근, 상완근, 방형회내근, 원형회내근, 요측수근굴근, 척측수근굴근, 표재지굴근, 심수지굴근, 단수무지굴근, 무지대립근, 엄지모음근, 단수무지굴근, 장요근, 허리근, 복직근, 대퇴직근, 대둔근, 중둔근, 내측 슬건, 비복근, 외측 슬건, 대퇴사두근 기전, 장수내전근, 단내전근, 대내전근, 내측비복근, 외측비복근, 가자미근, 후경골근, 전경골근, 장지굴근, 단지굴근, 장족무지굴근, 장족무지신근, 손 근육, 팔 근육, 발 근육, 다리 근육, 가슴 근육, 배 근육, 등 근육, 엉덩이 근육, 어깨 근육, 두경부 근육, 안면 근육, 안구인두 근육 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는 신체의 임의의 근육일 수 있다.Injured muscles include compound pectoralis, latissimus dorsi, teres major and subscapularis, brachioradialis, biceps, brachialis, quadrate pronator, circular pronator, carpi radialis flexor, carpi dorsal flexor, superficial flexor, deep carpi flexor, singular flexor of the thumb, anterior gluteus medius, abdominis pubic muscle, singular flexor gluteus medius, iliopsoas muscle, psoas muscle, rectus abdominis muscle, rectus femoris muscle, gluteus maximus muscle, gluteus medius muscle, medial hamstring muscle, gastrocnemius muscle, lateral hamstring muscle muscle, quadriceps muscle mechanism, long adductor muscle, adductor minor muscle, adductor major muscle, medial gastrocnemius muscle, Lateral gastrocnemius muscle, soleus muscle, tibialis posterior muscle, tibialis anterior muscle, longus flexor muscle, short flexor muscle, big toe flexor muscle, big foot extensor muscle, hand muscle, arm muscle, foot muscle, leg muscle, chest muscle, abdominal muscle, back muscle, buttock muscle, shoulder It can be any muscle in the body, including but not limited to muscles, head and neck muscles, facial muscles, oropharyngeal muscles, and the like.

근육 재생을 필요로 하는 대상체는 근골격 손상(예를 들어, 골절, 염좌, 삠, 급성 손상, 과용 손상 등), 수족 또는 안면에 대한 외상후 손상, 운동선수 손상, 노인에서의 골절후, 연조직 수의 외상, 근육 위축(예를 들어, 근육량의 손실), 뒤시엔느 근위축증(DMD), 베커 근육 디스트로피, 후쿠야마 선천성 근이영양증(FCMD), 지대형 근이영양증(LGMD), 선천성 근이영양증, 안면견갑상완 근이영양증(FHMD), 근긴장성 근이영양증, 안구인두 근이영양증, 원위 근이영양증, 에머리-드레이푸스 근이영양증, 선천성 근육긴장증, 근육긴장퇴행위축, 다른 근육퇴행위축, 근육 소모 질병, 예를 들어, 암, 말기 신질환(ESRD), 후천성 면역 결핍 증후군(AIDS), 또는 만성폐쇄폐병(COPD)으로 인한 악액질, 수술후 근쇠약, 외상후 근쇠약, 근감소증, 비활성(예를 들어, 근육 불용 또는 부동), 요도괄약근 결핍, 요도괄약근 결핍, 신경근 질병 등을 가질 수 있다.Subjects in need of muscle regeneration include musculoskeletal injuries (eg, fractures, sprains, sprains, acute injuries, overuse injuries, etc.), post-traumatic injuries to the limbs or face, injuries in athletes, post-fractures in the elderly, soft tissue numbers of trauma, muscle atrophy (e.g., loss of muscle mass), Duchenne muscular dystrophy (DMD), Becker muscular dystrophy, Fukuyama congenital muscular dystrophy (FCMD), zone-type muscular dystrophy (LGMD), congenital muscular dystrophy, facial scapular muscular dystrophy ( FHMD), myotonic muscular dystrophy, oculopharyngeal muscular dystrophy, distal muscular dystrophy, Emery-Dreyfus muscular dystrophy, congenital dystonia, myotonic dystrophy, other muscle dystrophy, muscle wasting diseases such as cancer, end stage renal disease (ESRD), Acquired immunodeficiency syndrome (AIDS), or cachexia due to chronic obstructive pulmonary disease (COPD), postoperative muscle weakness, posttraumatic muscle weakness, sarcopenia, inactivity (eg, muscle disuse or immobility), urethral sphincter deficiency, urethral sphincter deficiency, neuromuscular You may have a disease, etc.

신경근 질병의 비제한적인 예는 산성 말타제 결핍, 근육위축가쪽경화증, 안데르센-타윌 증후군(Andersen-Tawil syndrome), 베커 근육 디스트로피, 베커 선천성 근긴장증, 베들렘 근병증, 구척수 근위축증, 카르니틴 결핍, 카르니틴 팔미틸 트랜스페라제 결핍, 중심핵병, 중심핵근육병증, 샤르코-마리-투스병, 선천성 근이영양증, 선천성 근무력 증후군, 선천성 근육긴장성 이영양증, 코리병, 가지제거효소 결핍, 데저린-소타스병, 피부근육염, 원위 근이영양증, 뒤시엔느 근위축증, 근긴장성 근이영양증, 에머리-드레이푸스 근이영양증, 내분비 근육병증, 오일렌부르그병, 안면견갑상완 근이영양증, 경골 원위 근이영양증, 프리이드라이히 운동실조, 후쿠야마 선천성 근이영양증, 글리코겐증 타입 10, 글리코겐증 타입 11, 글리코겐증 타입 2, 글리코겐증 타입 3, 글리코겐증 타입 5, 글리코겐증 타입 7, 글리코겐증 타입 9, 고워-라잉 말단근병증, 유전성 봉입체 근육염, 갑상선기능항진 근육병증, 갑상선기능저하 근육병증, 봉입체 근육염, 유전성 근육병증, 인테그린-결핍성 선천성 근이영양증, 척수-연수 근위축증, 척수근위축증, 락테이트 데하이드로게나제 결핍, 램버트-이튼 근무력증 증후군, 맥아들병(McArdel disease), 메로신-결핍성 선천성 근이영양증, 근육의 대사 질병, 사립체근육병증, 미요시 말단근병증, 운동 뉴런병, 근육-눈-뇌병, 중증근육무력증, 미오아데닐레이트 데아미나제 결핍, 근육섬유 근육병증, 근육인산분해효소 결핍, 선천성 근육긴장증, 긴장성 근이영양증, 근세관성 근육병증, 네말린 근육병증, 노나카 말단근병증, 안구인두 근이영양증, 선천성 이상근긴장증, 피어슨 증후군, 주기마비, 포스포프룩토키나제 결핍, 포스포글리세레이트 키나제 결핍, 포스포글리세레이트 뮤타제 결핍, 인산화효소 결핍, 다발근육염, 폼페병, 진행성 외안근 마비, 척수근위축증, 울리히 선천성 근이영양증, 웰란더 말단 근병증, ZASP-관련 근육병증 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.Non-limiting examples of neuromuscular diseases include acid maltase deficiency, amyotrophic lateral sclerosis, Andersen-Tawil syndrome, Becker muscular dystrophy, Becker congenital dystonia, Bethlem myopathy, bulbar spinal muscular atrophy, carnitine deficiency, Carnitine palmityl transferase deficiency, central nuclear disease, central nuclear myopathy, Charcot-Marie-Tooth disease, congenital muscular dystrophy, congenital myasthenia syndrome, congenital myotonic dystrophy, Cory disease, delimbase deficiency, Deserlin-Sotas disease, Dermatomyositis, distal muscular dystrophy, Duchenne muscular dystrophy, myotonic muscular dystrophy, Emery-Dreyfus muscular dystrophy, endocrine myopathy, Euilenburg disease, facial scapular muscular dystrophy, distal tibial muscular dystrophy, Friedreich ataxia, Fukuyama congenital muscular dystrophy, glycogen Glycogenosis Type 10, Glycogenosis Type 11, Glycogenosis Type 2, Glycogenosis Type 3, Glycogenosis Type 5, Glycogenosis Type 7, Glycogenosis Type 9, Gower-Lying Acromegaly, Hereditary Inclusion Body Myositis, Hyperthyroidism, Hypothyroid myopathy, inclusion body myositis, hereditary myopathy, integrin-deficiency congenital muscular dystrophy, spinal cord muscular atrophy, spinal muscular atrophy, lactate dehydrogenase deficiency, Lambert-Eaton myasthenia syndrome, McArdel disease, Merosine-deficiency congenital muscular dystrophy, metabolic disease of muscle, mitochondrial myopathy, distal miyoshi myopathy, motor neuron disease, muscle-eye-encephalopathy, myasthenia gravis, myoadenylate deaminase deficiency, myofibromyopathy, muscle Phosphatase deficiency, congenital dystonia, tonic muscular dystrophy, myotubular myopathy, nemaline myopathy, Nonaka acromegaly, oropharyngeal muscular dystrophy, congenital dystonia, Pearson's syndrome, periodic paralysis, phosphofructokinase deficiency, phosphoglycemic Including but not limited to late kinase deficiency, phosphoglycerate mutase deficiency, kinase deficiency, polymyositis, Pompe disease, progressive extraocular muscle paralysis, spinal muscular atrophy, Ulrich congenital muscular dystrophy, Welander's distal myopathy, ZASP-related myopathy, etc. It doesn't work.

근 위축(예를 들어, 근육 소모)은, 예를 들어, 정상 노화(예를 들어, 근감소증), 유전적 이상(예를 들어, 돌연변이 또는 단일 뉴클레오티드 다형태), 불량한 영양, 불량한 순환, 호르몬 지원의 상실, 운동 부족으로 인한 근육의 불용(예를 들어, 침상안정, 깁스에서의 사지 고정 등), 노화, 근육을 자극하는 신경에 대한 손상, 회색질척수염, 근육위축가쪽경화증(ALS 또는 루게릭병), 심장기능상실, 간질환, 당뇨병, 비만, 대사 증후군, 탈수초 질병(예를 들어, 다발경화증, 샤르코-마리-투스병, 펠리체우스-메르츠바허병, 뇌척수염, 시신경척수염, 부신백색질형성장애, 및 길랑-바레 증후군), 탈신경, 피로, 운동-유발 근육 피로, 취약, 신경근육병, 쇠약, 만성 동통 등에 의해 야기되거나 이와 관련될 수 있다.Muscle atrophy (eg, muscle wasting) can be caused by, for example, normal aging (eg, sarcopenia), genetic abnormalities (eg, mutations or single nucleotide polymorphisms), poor nutrition, poor circulation, hormones Loss of support, muscle disuse due to lack of movement (e.g., bed rest, immobilization of the limb in a cast, etc.), aging, damage to the nerves that innervate the muscles, gray myelitis, amyotrophic lateral sclerosis (ALS or Lou Gehrig's disease) ), heart failure, liver disease, diabetes, obesity, metabolic syndrome, demyelinating disease (e.g., multiple sclerosis, Charcot-Marie-Tooth disease, Feliceus-Merzbacher disease, encephalomyelitis, neuromyelitis optica, adrenal leukodystrophy) , and Guillain-Barré syndrome), denervation, fatigue, exercise-induced muscle fatigue, fragility, neuromuscular disease, weakness, chronic pain, and the like.

일부 양태에서, 대상체에서 근육 세포의 집단을 증가시키고/시키거나 근육 기능을 향상시키기 위해 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체를 대상체에 투여함으로써 근육을 재생시킬 필요가 있는 대상체에서 근육을 재생시키기 위한 방법이 본원에 제공된다. 대상체에서의 근육 세포의 집단은 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 또는 이들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다. 또한, 대상체에서의 근육 세포는 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 임의의 조합물일 수 있다. 화합물은 경구, 복막내, 근내, 동맥내, 피내, 피하, 정맥내, 또는 심장내 투여에 의해 대상체에 투여될 수 있다. 일부 경우에, 화합물은 기능이상, 손상, 상해 및/또는 위축 근육에 직접 투여된다. 화합물은 급성 요법(예를 들어, 단일 또는 간헐적 투여) 또는 만성 요법(예를 들어, 연속 투여)에 따라 투여될 수 있다.In some embodiments, a therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, PGE2 to increase a population of muscle cells and/or improve muscle function in a subject. In a subject in need of muscle regeneration by administering to the subject a compound selected from the group consisting of a compound that neutralizes inhibition, a derivative thereof, an analogue thereof, and a combination thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier, Methods for regeneration are provided herein. The population of muscle cells in a subject includes skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiac muscle cells, embryonic stem cell-derived muscle cells, induced pluripotent stem cell-derived muscle cells, dedifferentiated muscle cells, or any combination thereof. can do. Also, muscle cells in a subject can be muscle stem cells, satellite cells, muscle cells, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or any combination thereof. The compound may be administered to a subject by oral, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intradermal, subcutaneous, intravenous, or intracardiac administration. In some cases, the compound is administered directly to the dysfunctional, damaged, injured and/or atrophic muscle. The compounds may be administered according to acute therapy (eg, single or intermittent administration) or chronic therapy (eg, continuous administration).

일부 구현예에서, 대상체에는 또한 대상체에 대해 자가이거나 동종이형인 분리된(또는 분리되고 정제된) 근육 세포의 집단이 투여된다. 세포는 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 분리되고/되거나 정제될 수 있다. 세포는 근육 세포의 균질 또는 비균질 집단일 수 있다.In some embodiments, the subject is also administered an isolated (or isolated and purified) population of muscle cells that are autologous or allogeneic to the subject. Cells may be isolated and/or purified by any method known to those skilled in the art. The cells may be a homogeneous or heterogeneous population of muscle cells.

일부 구현예에서, 세포는 대상체에게 투여하기 전에 세포를 PGE2 화합물과 함께 배양함으로써 증식하도록 자극된다. 세포는 시험관 내 배양 동안 화합물에 급성, 간헐적 또는 연속적으로 노출될 수 있다. 일부 경우에, 근육 세포의 집단은 PGE2 화합물과의 배양 후에 적어도 약 1%, 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 적어도 약 40%, 적어도 약 45%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 100%, 적어도 약 200%, 적어도 약 500%, 적어도 약 1000%, 또는 그 초과만큼 증가한다.In some embodiments, cells are stimulated to proliferate by culturing the cells with a PGE2 compound prior to administration to a subject. Cells may be exposed acutely, intermittently or continuously to the compound during in vitro culture. In some cases, the population of muscle cells is at least about 1%, at least about 5%, at least about 10%, at least about 15%, at least about 20%, at least about 25%, at least about 30%, at least about 30%, after incubation with the PGE2 compound. at least about 35%, at least about 40%, at least about 45%, at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, at least about 100%, at least about 200%, increase by at least about 500%, at least about 1000%, or more.

대상체에서 근육을 재생하거나 수복하기 위해, 본 발명의 화합물 및 분리된 근육 세포는 대상체에 동시에 투여된다. 일부 구현예에서, 화합물 및 배양된 근육 세포는 대상체에 동시에 투여된다. 다른 구현예에서, 화합물 및 분리된 근육 세포는 대상체에 순차적으로 투여된다. 또 다른 구현예에서, 화합물 및 배양된 근육 세포는 대상체에 순차적으로 투여된다.To regenerate or repair muscle in a subject, a compound of the present invention and isolated muscle cells are administered to the subject simultaneously. In some embodiments, the compound and cultured muscle cells are administered to the subject simultaneously. In another embodiment, the compound and isolated muscle cells are administered to the subject sequentially. In another embodiment, the compound and cultured muscle cells are administered to the subject sequentially.

본원에 기재된 방법은 근육 섬유의 수를 적어도 약 1%, 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 적어도 약 40%, 적어도 약 45%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 100%, 적어도 약 200%, 적어도 약 500%, 적어도 약 1000% 또는 그 초과만큼 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 상해, 손상, 위축, 또는 변성 근육의 성장을 증가시킬 수 있다.The methods described herein can reduce the number of muscle fibers by at least about 1%, at least about 5%, at least about 10%, at least about 15%, at least about 20%, at least about 25%, at least about 30%, at least about 35%, at least about 40%, at least about 45%, at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, at least about 100%, at least about 200%, at least about 500%, can be used to increase by at least about 1000% or more. In some embodiments, the method can increase growth of injured, damaged, atrophic, or degenerative muscle.

C. 근육에 영향을 미치는 질환 또는 질병을 예방하거나 치료하기 위한 방법C. Methods for Preventing or Treating Diseases or Diseases Affecting Muscles

본원에 제공된 방법은 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료할 필요가 있는 대상체에서 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료하기 위해 이용될 수 있다. 상기 방법은 근육 상해, 손상 또는 위축을 경험할 가능성이 있는 대상체에게 예방적 치료를 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 대상체는 근육에 영향을 미치는 가능한 이차 증상을 갖는 질환 또는 질병을 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 대상체는 근육 질환 또는 질병을 치료하기 위해 외과적 또는 치료적 시술을 받았고, 본원에 개시된 방법은 반복 또는 재발을 예방하거나 억제하기 위해 이용된다. 일부 구현예에서, 대상체는 근육에 영향을 미치는 본원에 기재된 질환 또는 질병 중 어느 하나를 갖는다.The methods provided herein can be used to prevent or treat a disease or condition associated with muscle injury, injury, or atrophy in a subject in need thereof in need thereof. The method can provide prophylactic treatment to a subject likely to experience muscle injury, damage or atrophy. In some embodiments, the subject may have a disease or disorder with possible secondary symptoms affecting the muscle. In another embodiment, a subject has undergone a surgical or therapeutic procedure to treat a muscular disease or condition, and the methods disclosed herein are used to prevent or inhibit recurrence or recurrence. In some embodiments, the subject has any one of the diseases or conditions described herein affecting muscle.

본원에서 사용되는 용어 "치료" 또는 "치료하는"은 질병 중증도를 감소시키거나, 질병 진행을 중지시키거나, 질병을 제거하기 위한 질병 증상의 발생 전 및/또는 질환 또는 질병의 임상 소견, 또는 다른 소견 후에 적절한 형태의 화합물 및/또는 세포의 투여를 포함한다. 용어 질병의 "예방" 또는 질병을 "예방하는"은 바람직하게는 질환 또는 질병에 대해 증가된 감수성을 갖는 대상체에서 질환 또는 질병의 증상의 발생을 연장시키거나 지연시키는 것을 포함한다.As used herein, the term “treatment” or “treating” means prior to the onset of symptoms of a disease and/or clinical findings of a disease or disease, or other means intended to reduce disease severity, halt disease progression, or eliminate disease. This includes administration of the compound and/or cells in an appropriate form after diagnosis. The term "prevention" of a disease or "preventing" a disease includes prolonging or delaying the onset of a disease or symptoms of a disease, preferably in a subject having an increased susceptibility to the disease or disease.

상기 방법은 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료하기 위해 (i) 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체, 및 (ii) 분리된 근육 세포의 집단을 대상체에 투여하는 것을 포함한다. 근육 세포는 대상체에 대해 자가 또는 동종이형 근육 세포일 수 있다.The method includes (i) a therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, to prevent or treat a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy. , a compound selected from the group consisting of a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, an analogue thereof, and a combination thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier, and (ii) a population of isolated muscle cells to a subject. It includes administering The muscle cells may be autologous or allogeneic muscle cells for the subject.

화합물은 경구, 복막내, 근내, 동맥내, 피내, 피하, 정맥내 투여되거나, 심장내 주사에 의해 투여될 수 있다. 화합물은 급성 요법(예를 들어, 단일 또는 간헐적 투여) 또는 만성 요법(예를 들어, 연속 투여)에 따라 투여될 수 있다. 분리된 근육 세포는 주사 또는 이식에 의해 투여될 수 있다. 일부 구현예에서, 화합물 및 세포는 함께 또는 동시에 투여된다. 다른 구현예에서, 화합물 및 세포는 순차적으로 투여된다. 일부 경우에, 화합물은 세포 전에 투여된다. 다른 경우에, 세포는 화합물 전에 투여된다.The compounds may be administered orally, intraperitoneally, intramuscularly, intraarterially, intradermally, subcutaneously, intravenously, or by intracardiac injection. The compounds may be administered according to acute therapy (eg, single or intermittent administration) or chronic therapy (eg, continuous administration). Isolated muscle cells can be administered by injection or transplantation. In some embodiments, the compound and cell are administered together or simultaneously. In other embodiments, the compound and cells are administered sequentially. In some cases, the compound is administered prior to cells. In other cases, the cells are administered prior to the compound.

분리된 근육 세포는 대상체로의 주사 또는 이식 전에 실질적으로 정제되거나 정제될 수 있다. 세포는 또한 투여 전에 배양물에서 확장되거나 증식하도록 자극될 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 분리된 근육 세포, 예를 들어, 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육모세포, 근육세포, 근육대롱, 근육섬유, 및 이들의 임의의 조합물이 본 발명의 화합물과 함께 배양될 수 있다. 세포에 화합물을 급성으로, 간헐적으로 또는 연속적으로 노출시킴으로써, 근육 세포는 증식하고, 수가 증가한다. 확장된 세포는 근육 상해, 손상 또는 위축을 경험하는 대상체로 이식될 수 있다.The isolated muscle cells are or can be substantially purified prior to injection or transplantation into a subject. Cells can also be stimulated to expand or proliferate in culture prior to administration. As described herein, an isolated muscle cell, e.g., skeletal muscle cell, smooth muscle cell, cardiac muscle cell, embryonic stem cell-derived muscle cell, induced pluripotent stem cell-derived muscle cell, dedifferentiated muscle cell, muscle stem Cells, satellite cells, myoblasts, myocytes, myocytes, muscle fibers, and any combination thereof can be cultured with a compound of the present invention. By acutely, intermittently or continuously exposing cells to a compound, muscle cells proliferate and increase in number. The expanded cells can be transplanted into a subject experiencing muscle injury, damage or atrophy.

D. 프로스타글란딘 E2(PGE2) 화합물D. Prostaglandin E2 (PGE2) compounds

일부 구현예에서, 본 발명의 화합물은 PGE2, PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 경우에, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물은 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH)를 비활성화시키거나 차단하거나, 15-PGDH에 의한 분해대사를 위해 세포 내부로 PGE2를 전달하는 프로스타글란딘 전달체를 비활성화시키거나 차단하는 화합물, 중화 펩티드, 또는 중화 항체일 수 있다. 프로스타글란딘 전달체는 또한 2310021C19Rik, MATR1, Matrin F/Q, OATP2A1, PGT, PHOAR2, SLC21A2, 용질 담체 유기 음이온 전달체 패밀리 일원 2A1, 및 SLC02A1로도 공지되어 있다.In some embodiments, the compounds of the present invention are PGE2, PGE2 prodrugs, PGE2 receptor agonists, compounds that attenuate PGE2 metabolism, compounds that neutralize PGE2 inhibition, derivatives thereof, analogs thereof, and combinations thereof. selected from the group consisting of In some cases, compounds that attenuate PGE2 metabolism inactivate or block 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH), or prostaglandin delivery of PGE2 into cells for catabolism by 15-PGDH. It may be a compound that inactivates or blocks the transporter, a neutralizing peptide, or a neutralizing antibody. Prostaglandin transporters are also known as 2310021C19Rik, MATR1, Matrin F/Q, OATP2A1, PGT, PHOAR2, SLC21A2, solute carrier organic anion transporter family member 2A1, and SLC02A1.

PGE2 수용체 효능제는 소분자 화합물, PGE2 수용체에 특이적으로 결합하는 활성화 항체 등일 수 있다. 일부 구현예에서, 화합물은 PGE2 유도체 또는 유사체이다. 일부 구현예에서, 화합물은 PGE2 프로드러그이다. PGE2의 프로드러그는, 예를 들어, 투여 부위 또는 근육 재생 부위에서, 또는 프로드러그가 근육 세포에 노출되는 경우 약리학적으로 활성인 PGE2 약물로 대사될 수 있다.The PGE2 receptor agonist may be a small molecule compound, an activating antibody that specifically binds to the PGE2 receptor, and the like. In some embodiments, the compound is a PGE2 derivative or analog. In some embodiments, the compound is a PGE2 prodrug. Prodrugs of PGE2 can be metabolized into pharmacologically active PGE2 drugs, eg, at the site of administration or at the site of muscle regeneration, or when the prodrug is exposed to muscle cells.

특정 구현예에서, 화합물은 이의 안정성, 활성, 분해에 대한 내성, 근육 세포로의 전달(예를 들어, 세포 흡수 촉진), 및/또는 근육 세포에서의 보유(예를 들어, 흡수 후에 근육 세포로부터의 분비를 감소시킴)를 증가시키는 PGE2에 대한 하나 이상의 변형을 함유하는 PGE2 유도체 또는 유사체이다.In certain embodiments, a compound is characterized by its stability, activity, resistance to degradation, delivery to muscle cells (e.g., facilitation of cellular uptake), and/or retention in muscle cells (e.g., from muscle cells after uptake). PGE2 derivatives or analogues that contain one or more modifications to PGE2 that increase the secretion of PGE2.

비제한적으로, PGE2 유도체 및 유사체의 예는 2,2-디플루오로-16-페녹시-PGE2 화합물, 2-데카르복시-2-하이드록시메틸-16-플루오로-PGE2 화합물, 2-데카르복시-2-하이드록시메틸-11-데옥시-PGE2 화합물, 19(R)-하이드록시 PGE2, 16,16-디메틸 PGE2, 16,16-디메틸 PGE2 p-(p-아세트아미도벤즈아미도)페닐 에스테르, 11-데옥시-16,16-디메틸 PGE2, 9-데옥시-9-메틸렌-16,16-디메틸 PGE2, 9-데옥시-9-메틸렌 PGE2, 부타프로스트(butaprost), 설프로스톤(sulprostone), 엔프로스틸(enprostil), PGE2 세리놀(serinol) 아미드, PGE2 메틸 에스테르, 16-페닐 테트라노르(tetranor) PGE2, 5-트랜스-PGE2, 15(S)-15-메틸 PGE2, 및 15(R)-15-메틸 PGE2를 포함한다. 추가의 PGE2 유도체 및 유사체는, 예를 들어, 미국 특허 번호 5,409,911호에 기재되어 있다.Examples of PGE2 derivatives and analogs include, but are not limited to, 2,2-difluoro-16-phenoxy-PGE2 compounds, 2-decarboxy-2-hydroxymethyl-16-fluoro-PGE2 compounds, 2-decarboxy -2-hydroxymethyl-11-deoxy-PGE2 compound, 19(R)-hydroxy PGE2, 16,16-dimethyl PGE2, 16,16-dimethyl PGE2 p-(p-acetamidobenzamido)phenyl Esters, 11-deoxy-16,16-dimethyl PGE2, 9-deoxy-9-methylene-16,16-dimethyl PGE2, 9-deoxy-9-methylene PGE2, butaprost, sulprostone ( sulprostone, enprostil, PGE2 serinol amide, PGE2 methyl ester, 16-phenyl tetranor PGE2, 5-trans-PGE2, 15(S)-15-methyl PGE2, and 15 (R)-15-methyl PGE2. Additional PGE2 derivatives and analogs are described, for example, in US Pat. No. 5,409,911.

PGE2 유도체 및 유사체의 추가의 비제한적인 예는 하이드록시 사이클로펜타논 고리가 헤테로사이클릭 고리에 의해 대체되고, 불포화 알파-알케닐 사슬이 펜에틸 사슬로 치환된 문헌[Zhao et al. (Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 17:6572-5 (2007))]에 기재된 더욱 안정한 PGE2 유사체인 PGE2의 히단토인 유도체, 문헌[Ungrin et al. (Mol. Pharmacol., 59: 1446-56 (2001))]에 기재된 PGE2 유사체, 문헌[Tanami et al. (Bioorg. Med. Chem. Lett., 8: 1507-10 (1998))]에 기재된 PGE2의 13-데하이드로 유도체, 및 미국 특허 번호 8,546,603호 및 8,158,676호에 기재된 치환된 사이클로펜탄을 포함한다.Further non-limiting examples of PGE2 derivatives and analogs are described in Zhao et al., in which the hydroxy cyclopentanone ring is replaced by a heterocyclic ring and the unsaturated alpha-alkenyl chain is replaced by a phenethyl chain. ( Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters , 17:6572-5 (2007)), a more stable PGE2 analogue, a hydantoin derivative of PGE2, described by Ungrin et al. ( Mol. Pharmacol. , 59: 1446-56 (2001)), the PGE2 analogue described in Tanami et al. ( Bioorg. Med. Chem. Lett. , 8: 1507-10 (1998)), and the substituted cyclopentanes described in U.S. Pat. Nos. 8,546,603 and 8,158,676.

일부 구현예에서, 화합물은 PGE2 수용체, 예를 들어, EP1 수용체, EP2 수용체, EP3 수용체, 및 EP4 수용체의 효능제이다. PGE2 수용체 효능제의 비제한적인 예는 ONO-DI-004, ONO-AE1-259, ONO-AE-248, ONO-AE1-329, ONO-4819CD(Ono Pliarmaceiitical Co., Japan), L-902688(Cayman Chemical), CAY10598(Cayman Chemical), 및 CP-533536(Pfizer)을 포함한다. 추가의 PGE2 수용체 효능제는, 예를 들어, 미국 특허 번호 6,410,591호; 6,610,719호; 6,747,037호; 7,696,235호; 7,662,839호; 7,652,063호; 7622,475호; 및 7,608,637호에 기재되어 있다.In some embodiments, the compound is an agonist of a PGE2 receptor, eg, EP1 receptor, EP2 receptor, EP3 receptor, and EP4 receptor. Non-limiting examples of PGE2 receptor agonists include ONO-DI-004, ONO-AE1-259, ONO-AE-248, ONO-AE1-329, ONO-4819CD (Ono Pliarmaceiitical Co., Japan), L-902688 ( Cayman Chemical), CAY10598 (Cayman Chemical), and CP-533536 (Pfizer). Additional PGE2 receptor agonists are described in, for example, U.S. Patent Nos. 6,410,591; 6,610,719; 6,747,037; 7,696,235; 7,662,839; 7,652,063; 7622,475; and 7,608,637.

E. 분리된 근육 세포E. Isolated muscle cells

본 발명의 근육(근원) 세포는 근육 줄기 세포, 골격근 줄기 세포, 평활근 줄기 세포, 심장 근육 줄기 세포, 근육 위성 세포, 근원 전구 세포, 근원 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 유사분열후 근육대롱, 다핵 근육섬유, 및 유사분열후 근육 섬유를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 구현예에서, 분리된 근육 세포는 근육 줄기 세포를 포함한다. 다른 구현예에서, 분리된 근육 세포는 근육 위성 세포를 포함한다. 근육 세포는 줄기 세포, 예를 들어, 골수 유래 줄기 세포, 또는 다능성 줄기 세포, 예를 들어, 배아 줄기 세포 또는 유도된 다능성 줄기 세포로부터 유래될 수 있다. 일부 구현예에서, 분리된 근육 세포는 탈분화 근육 세포를 포함한다. 다른 구현예에서, 근육 세포는, 일부 경우에, 질병-관련 유전자 돌연변이를 교정하기 위해 유전적으로 변형된 것이다.The muscle (progenitor) cells of the present invention include muscle stem cells, skeletal muscle stem cells, smooth muscle stem cells, cardiac muscle stem cells, muscle satellite cells, myogenic progenitor cells, myoblasts, muscle cells, myoblasts, myoblasts, and post-mitotic muscles. include, but are not limited to, tubercles, multinucleated muscle fibers, and post-mitotic muscle fibers. In some embodiments, the isolated muscle cells include muscle stem cells. In another embodiment, the isolated muscle cells include muscle satellite cells. Muscle cells can be derived from stem cells, such as bone marrow-derived stem cells, or pluripotent stem cells, such as embryonic stem cells or induced pluripotent stem cells. In some embodiments, the isolated muscle cells include dedifferentiated muscle cells. In other embodiments, the muscle cell has been genetically modified to correct, in some instances, a disease-associated gene mutation.

위성 세포는 근육 조직 내에 존재할 수 있는 작은 단핵 전구 세포이다. 이들 세포는 증식하고, 근육 세포로 분화하도록 유도될 수 있으며, 일부 예에서, 근육 섬유에 융합될 수 있다. 근육 상해 또는 손상 동안, 정지 위성 세포(예를 들어, 현재 분화를 하지 않거나 세포 분열을 겪지 않는 위성 세포) 및 근육 줄기 세포는 활성화되어 증식하고/하거나 근육 줄기 세포 니쉬(niche)에서 이주할 수 있다. 위성 세포 및 근육 줄기 세포는 또한 근육세포, 근육모세포, 또는 다른 근육 세포 유형으로 분화할 수 있다.Satellite cells are small mononuclear progenitor cells that can be present in muscle tissue. These cells can be induced to proliferate and differentiate into muscle cells and, in some instances, fuse into muscle fibers. During muscle injury or damage, quiescent satellite cells (e.g., satellite cells that are not currently differentiated or undergoing cell division) and muscle stem cells can be activated to proliferate and/or migrate from the muscle stem cell niche. . Satellite cells and muscle stem cells can also differentiate into myocytes, myoblasts, or other muscle cell types.

배아 줄기 세포로부터 근육 세포를 생성시키기 위한 방법 및 프로토콜은, 예를 들어, 문헌[Hwang et al., PLoS One, 2013, 8(8):e72023; 및 Darabi et al., Cell Stem Cell, 2012, 10(5):610-9]에 기재되어 있다. 유도된 다능성 줄기 세포로부터 근육 세포를 생성시키기 위한 방법 및 프로토콜은, 예를 들어, 문헌[Darabi et al., Cell Stem Cell, 2012, 10(5):610-9; Tan et al., PLoS One, 2011; 및 Mizuno et al., FASEB J., 2010, 24(7):2245-2253]에 기재되어 있다.Methods and protocols for generating muscle cells from embryonic stem cells are described, eg, in Hwang et al., PLoS One , 2013, 8(8):e72023; and Darabi et al., Cell Stem Cell , 2012, 10(5):610-9. Methods and protocols for generating muscle cells from induced pluripotent stem cells are described, eg, in Darabi et al., Cell Stem Cell , 2012, 10(5):610-9; Tan et al., PLoS One , 2011; and Mizuno et al., FASEB J. , 2010, 24(7):2245-2253.

일부 구현예에서, 근육 세포는 근육, 예를 들어, 성숙한 근육 또는 성인 근육, 예를 들어, 대퇴사두근, 대둔근, 이두근, 삼두근, 또는 개인으로부터의 임의의 근육으로부터 생검에 의해 획득된다. 근육은 골격근, 평활근, 또는 심장 근육일 수 있다. 평활근 줄기 세포를 분리하는 방법의 상세한 설명은, 예를 들어, 미국 특허 8,747,838호, 및 미국 특허 출원 공개 번호 20070224167호에서 발견될 수 있다. 근육 조직으로부터 관심 근육 세포, 예를 들어, 근육 줄기 세포 또는 위성 세포를 분리하는 방법은, 예를 들어, 문헌[Blanco-Bose et al., Exp. Cell Res., 2001, 26592:212-220]에 상세히 기재되어 있다.In some embodiments, muscle cells are obtained by biopsy from a muscle, eg, a mature muscle or an adult muscle, eg, quadriceps, gluteus maximus, biceps, triceps, or any muscle from an individual. The muscle may be skeletal muscle, smooth muscle, or cardiac muscle. Details of methods for isolating smooth muscle stem cells can be found, for example, in US Pat. No. 8,747,838, and US Patent Application Publication No. 20070224167. Methods for isolating muscle cells of interest, eg, muscle stem cells or satellite cells, from muscle tissue are described, eg, in Blanco-Bose et al., Exp. Cell Res ., 2001, 26592:212-220.

관심 근육 세포, 예를 들어, 근육 줄기 세포, 근육 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 및/또는 근육섬유의 집단을 정제하기 위한 방법은 관심 근육 세포의 세포 표면에서 발현되는 특이적인 세포 표면 마커 또는 특이적인 폴리펩티드를 갖는 세포에 대해 선택하거나, 분리하거나, 농축하는 것을 포함한다. 유용한 세포 표면 마커는, 예를 들어, 문헌[Fukada et al., Front. Physiol, 2013, 4:317]에 기재되어 있다. 다른 세포 유형으로부터 관심 근육 세포를 분리하거나 단리시키기 위해 세포 분류 방법, 예를 들어, 흐름세포측정법, 예를 들어, 형광-활성화 세포 분류(FACS); 자기 비드 세포 분리, 예를 들어, 자기-활성화 세포 분류(MACS), 및 다른 항체-기반 세포 분류 방법이 수행될 수 있다.Methods for purifying a population of muscle cells of interest, e.g., muscle stem cells, muscle satellite cells, myocytes, myoblasts, myoblasts, and/or muscle fibers, are directed to specific cells expressed on the cell surface of the muscle cells of interest. Selecting for, isolating, or enriching for cells with surface markers or specific polypeptides. Useful cell surface markers are described, eg, in Fukada et al., Front. Physiol , 2013, 4:317]. cell sorting methods, such as flow cytometry, such as fluorescence-activated cell sorting (FACS), to separate or isolate muscle cells of interest from other cell types; Magnetic bead cell separation, eg, magnetic-activated cell sorting (MACS), and other antibody-based cell sorting methods can be performed.

관심 근육 세포의 분리된 집단은 통상적인 배양-기반 방법을 이용하여 확장되거나 증식될 수 있다. 근육 세포를 배양하기 위한 방법은, 예를 들어, 미국 특허 번호 5,324,656호에서 발견된다. 일부 경우에, 세포는 스캐폴드 또는 젤, 예를 들어, 하이드로젤에서 배양된다.An isolated population of muscle cells of interest can be expanded or propagated using conventional culture-based methods. Methods for culturing muscle cells are found, for example, in US Pat. No. 5,324,656. In some cases, cells are cultured on a scaffold or gel, eg, a hydrogel.

F. 투여 방법F. Method of Administration

본 발명의 화합물은 대상체의 손상 부위 또는 손상 부위 근처에서 국소적으로 또는 전신적으로 투여될 수 있다. 일부 구현예에서, 화합물은, 예를 들어, 복막내, 근내, 동맥내, 경구, 정맥내, 두개내, 수막강내, 척수내, 병변내, 비내, 피하, 뇌실내, 국소, 및/또는 흡입에 의해 투여될 수 있다. 상기 화합물은 관심 근육 세포와 동시에 또는 순차적으로 투여될 수 있다. 화합물이 세포와 동시에 투여되는 경우, 화합물 및 세포 둘 모두는 동일 조성물로 투여될 수 있다. 별개로 투여되는 경우, 화합물은 약학적으로 허용되는 담체 중에 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 화합물은 세포의 투여 전 또는 후에 투여된다.The compounds of the present invention can be administered locally or systemically at or near the site of injury in a subject. In some embodiments, the compound is administered, for example, intraperitoneally, intramuscularly, intraarterially, oral, intravenous, intracranial, intrathecal, intrathecal, intralesional, intranasal, subcutaneous, intraventricular, topical, and/or It can be administered by inhalation. The compound may be administered concurrently or sequentially with the muscle cells of interest. When the compound is administered simultaneously with the cells, both the compound and the cells may be administered in the same composition. When administered separately, the compounds may be presented in a pharmaceutically acceptable carrier. In some embodiments, the compound is administered before or after administration of the cells.

일부 구현예에서, 화합물은 급성 요법에 따라 투여된다. 특정 예에서, 화합물은 대상체에 1회 투여된다. 다른 예에서, 화합물은 한 시점에서 투여되고, 두번째 시점에서 다시 투여된다. 또 다른 예에서, 화합물은 짧은 기간(예를 들어, 2일, 3일, 4일, 5일, 6일, 1주, 2주, 3주, 4주, 1개월, 또는 그 초과)에 걸쳐 간헐적 용량으로 반복적으로(예를 들어, 매일 1회 또는 2회) 대상체에 투여된다. 일부 경우에, 화합물 투여 사이의 시간은 약 1일, 2일, 3일, 4일, 5일, 6일, 1주, 2주, 3주, 4주, 1개월 또는 그 초과이다. 다른 구현예에서, 화합물은 원하는 기간에 걸쳐 만성 요법에 따라 연속적으로 또는 만성적으로 투여된다. 예를 들어, 화합물은 화합물의 양 또는 수준이 선택된 기간에 걸쳐 실질적으로 일정하도록 투여될 수 있다.In some embodiments, the compound is administered according to acute therapy. In certain instances, the compound is administered to the subject once. In another example, the compound is administered at one time point and administered again at a second time point. In another example, the compound is administered over a short period of time (eg, 2 days, 3 days, 4 days, 5 days, 6 days, 1 week, 2 weeks, 3 weeks, 4 weeks, 1 month, or more). It is administered to the subject repeatedly in intermittent doses (eg, once or twice daily). In some cases, the time between compound administrations is about 1 day, 2 days, 3 days, 4 days, 5 days, 6 days, 1 week, 2 weeks, 3 weeks, 4 weeks, 1 month or more. In another embodiment, the compound is administered continuously or chronically according to a chronic regimen over a desired period of time. For example, the compound can be administered such that the amount or level of the compound is substantially constant over a selected period of time.

대상체로의 분리된 근육 세포의 투여는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법에 의해 달성될 수 있다. 일부 구현예에서, 투여는 이식 또는 주사, 예를 들어, 근내 주사에 의해 이루어진다. 도입되는 세포의 수는 성별, 연령, 체중, 질병 또는 장애의 유형, 장애의 단계, 세포 집단에서의 원하는 세포의 백분율(예를 들어, 세포 집단의 순도), 및 원하는 결과를 발생시키는데 필요한 세포 수와 같은 요인을 고려할 것이다. 일반적으로, 치료 목적을 위해 세포를 투여하기 위해, 세포는 약리학적으로 효과적인 용량으로 제공된다. "약리학적 유효량" 또는 "약리학적 유효 용량"은 원하는 생리학적 효과를 발생시키기에 충분한 양 또는 원하는 결과, 특히 질환 또는 질병의 하나 이상의 증상 또는 소견을 감소시키거나 제거하는 것을 포함하는 질환 또는 질병을 치료하기 위한 원하는 결과를 달성할 수 있는 양이다. 약리학적 유효 용량은 또한 본원에 기재된 바와 같이 세포와 조합하여 사용되는 치료 화합물에도 적용될 것이다.Administration of isolated muscle cells to a subject can be accomplished by methods commonly used in the art. In some embodiments, administration is by implantation or injection, eg, intramuscular injection. The number of cells introduced may include sex, age, weight, type of disease or disorder, stage of disorder, percentage of desired cells in the cell population (e.g., purity of the cell population), and number of cells required to produce a desired result. factors such as Generally, to administer cells for therapeutic purposes, cells are provided in a pharmacologically effective dose. "Pharmacologically effective amount" or "pharmacologically effective dose" means an amount sufficient to produce a desired physiological effect or desired result, particularly a disease or disorder that involves reducing or eliminating one or more symptoms or findings of the disease or disorder. It is the amount that will achieve the desired result for treatment. A pharmacologically effective dose will also apply to therapeutic compounds used in combination with cells as described herein.

세포는 1회의 주사로, 또는 치료 효과를 발생시키기에 충분한 규정된 기간에 걸친 연속적인 주사를 통해 투여될 수 있다. 치료가 연속 주사를 포함하는 경우 상이한 근육 세포의 집단이 주사될 수 있다. 하기에 추가로 기재되는 바와 같은 약학적으로 허용되는 담체가 대상체로의 세포의 주사를 위해 사용될 수 있다. 이들은 통상적으로, 예를 들어, 완충 염수(예를 들어, 인산염 완충 염수) 또는 보충되지 않은 기본 세포 배양 배지, 또는 당 분야에 공지된 바와 같은 배지를 포함할 것이다.The cells can be administered in a single injection or via successive injections over a defined period sufficient to produce a therapeutic effect. Different populations of muscle cells may be injected if the treatment involves continuous injection. Pharmaceutically acceptable carriers, as further described below, can be used for injection of cells into a subject. These will typically include, for example, buffered saline (eg, phosphate buffered saline) or unsupplemented basal cell culture medium, or a medium as is known in the art.

신체의 임의의 수의 근육, 예를 들어, 이두근; 삼두근; 상완요골근; 상완근(위팔근); 표재 구획 손목굴근; 삼각근; 슬건의 대퇴이두근, 박근, 반건형근 및 반막상근; 사두근의 대퇴직근, 외측광근, 내측광근 및 중간광근; 장딴지의 비복근(외측 및 내측), 전경골근, 및 가자미근; 가슴의 대흉근 및 소흉근; 윗등의 광배근; 능형근(대 및 소); 목, 어깨 및 등에 걸쳐 있는 등세모근; 배의 복직근; 및 엉덩이의 대둔근, 중둔근 및 소둔근에 본 발명의 화합물 및/또는 세포가 직접 주사될 수 있다.any number of muscles in the body, such as biceps; triceps; brachioradialis muscle; brachial muscle (brachial muscle); superficial compartment carpal flexors; deltoid muscle; biceps femoris, gracilis, semitendinosus and semimembranosus of the hamstring; Rectus femoris, vastus lateralis, vastus medialis and vastus medialis of quadriceps; gastrocnemius (lateral and medial), tibialis anterior, and soleus muscles of the calf; pectoralis major and pectoralis minor muscles of the chest; latissimus dorsi in the upper back; rhomboids (large and small); the trapezius muscle across the neck, shoulders and back; rectus abdominis muscle of the stomach; and the gluteus maximus, medius, and minimus of the buttocks may be directly injected with the compounds and/or cells of the present invention.

G. 약학적 조성물G. Pharmaceutical composition

본 발명의 화합물 및 세포의 약학적 조성물은 약학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있다. 특정 양태에서, 약학적으로 허용되는 담체는 투여되는 특정 조성물뿐만 아니라 조성물을 투여하기 위해 이용되는 특정 방법에 의해 부분적으로 결정된다. 따라서, 본 발명의 약학적 조성물의 매우 다양한 적합한 제형이 존재한다(예를 들어, 문헌[REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES, 18TH ED., Mack Publishing Co., Eastern, PA (1990)] 참조).Pharmaceutical compositions of the compounds and cells of the present invention may include a pharmaceutically acceptable carrier. In certain embodiments, the pharmaceutically acceptable carrier is determined in part by the particular composition being administered as well as the particular method used to administer the composition. Accordingly, a wide variety of suitable formulations of the pharmaceutical compositions of the present invention exist (see, eg, REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES , 18TH ED., Mack Publishing Co., Eastern, PA (1990)).

본원에서 사용되는 "약학적으로 허용되는 담체"는 약학적 조성물을 제형화하는데 있어서 당업자에게 공지된 임의의 표준의 약학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 따라서, 약학적으로 허용되는 염으로 제공되는 것과 같이 그 자체이거나 컨쥬게이트로서의 세포 또는 화합물은 약학적으로 허용되는 희석제, 예를 들어, 염수, 인산염 완충 염수(PBS), 수성 에탄올, 또는 글루코스의 용액, 만니톨, 덱스트란, 프로필렌 글리콜, 오일(예를 들어, 식물성 오일, 동물 오일, 합성 오일 등), 미정질 셀룰로스, 카르복시메틸 셀룰로스, 하이드록실프로필 메틸 셀룰로스, 마그네슘 스테아레이트, 칼슘 포스페이트, 젤라틴, 폴리소르베이트 80 등에서의 제형으로, 또는 적절한 부형제 중 고체 제형으로 제조될 수 있다.As used herein, “pharmaceutically acceptable carrier” includes any standard pharmaceutically acceptable carrier known to those skilled in the art for formulating pharmaceutical compositions. Thus, cells or compounds, either as such or as conjugates, such as provided as pharmaceutically acceptable salts, can be prepared in a pharmaceutically acceptable diluent such as saline, phosphate buffered saline (PBS), aqueous ethanol, or a solution of glucose. , mannitol, dextran, propylene glycol, oil (e.g., vegetable oil, animal oil, synthetic oil, etc.), microcrystalline cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxylpropyl methyl cellulose, magnesium stearate, calcium phosphate, gelatin, poly It can be formulated in sorbate 80 or the like, or as a solid formulation in suitable excipients.

약학적 조성물은 종종 하나 이상의 완충제(예를 들어, 중성 완충 염수 또는 인산염 완충 염수), 탄수화물(예를 들어, 글루코스, 만노스, 수크로스 또는 덱스트란), 만니톨, 단백질, 폴리펩티드 또는 아미노산, 예를 들어, 글리신, 항산화제(예를 들어, 아스코르브산, 소듐 메타바이설파이트, 부틸화된 하이드록시톨루엔, 부틸화된 하이드록시아니솔 등), 정균제, 킬레이트제, 예를 들어, EDTA 또는 글루타티온, 제형이 수용자의 혈액과 등장성, 저장성 또는 약하게 고장성이 되도록 하는 용질, 현탁제, 증점제, 보존제, 착향제, 감미제, 및 착색 화합물을 적절하게 추가로 포함할 것이다.Pharmaceutical compositions often contain one or more buffers (eg neutral buffered saline or phosphate buffered saline), carbohydrates (eg glucose, mannose, sucrose or dextran), mannitol, proteins, polypeptides or amino acids such as , glycine, antioxidants (eg ascorbic acid, sodium metabisulfite, butylated hydroxytoluene, butylated hydroxyanisole, etc.), bacteriostatic agents, chelating agents such as EDTA or glutathione, formulations A solute, a suspending agent, a thickening agent, a preservative, a flavoring agent, a sweetening agent, and a coloring compound which render it isotonic, hypotonic or slightly hypertonic with the recipient's blood will be suitably further included.

본 발명의 약학적 조성물은 투여 제형과 양립되는 방식으로 그리고 치료적으로 효과적일 양으로 투여된다. 투여되는 양은, 예를 들어, 개인의 연령, 체중, 신체 활동, 및 식이, 치료되는 질환 또는 질병, 및 질환 또는 질병의 단계 또는 중증도를 포함하는 다양한 요인에 좌우된다. 특정 구현예에서, 용량의 크기는 또한 특정 개인에서 치료제(들)의 투여를 수반하는 임의의 유해한 부작용의 존재, 특성, 및 정도에 의해 결정될 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention is administered in a manner compatible with the dosage form and in an amount that will be therapeutically effective. The amount administered depends on a variety of factors including, for example, the age, weight, physical activity, and diet of the individual, the disease or condition being treated, and the stage or severity of the disease or condition. In certain embodiments, the size of the dose may also be determined by the presence, nature, and extent of any adverse side effects accompanying administration of the therapeutic agent(s) in a particular individual.

그러나, 임의의 특정 환자에 대한 특정 용량 수준 및 투여 빈도는 가변적일 수 있고, 이용되는 특정 화합물의 활성, 대사 안정성 및 상기 화합물의 작용 길이, 연령, 체중, 유전적 특징, 전반적 건강, 성별, 식이, 투여 방식 및 시간, 배출 속도, 약물 조합, 특정 질환의 중증도, 및 치료를 받는 숙주를 포함하는 다양한 요인에 좌우될 것이 이해될 것이다.However, the specific dosage level and frequency of administration for any particular patient will vary and will depend on the activity of the particular compound employed, metabolic stability and length of action of the compound, age, weight, genetic characteristics, general health, sex, diet. It will be appreciated that this will depend on a variety of factors, including the mode and time of administration, the rate of excretion, the drug combination, the severity of the particular disease, and the host being treated.

특정 구현예에서, 화합물의 용량은 고체, 반고체, 동결건조된 분말, 또는 액체 투여 형태, 예를 들어, 바람직하게는 정확한 투여량의 간단한 투여에 적합한 단위 투여 형태의 정제, 환약, 펠렛, 캡슐, 분말, 용액, 현탁액, 에멀젼, 좌약, 정체 관장제, 크림, 연고, 로션, 젤, 에어로졸, 포움 등의 형태를 취할 수 있다.In certain embodiments, the dose of the compound is a solid, semi-solid, lyophilized powder, or liquid dosage form, such as a tablet, pill, pellet, capsule, preferably in unit dosage form suitable for simple administration of precise dosages; It can take the form of powders, solutions, suspensions, emulsions, suppositories, retention enemas, creams, ointments, lotions, gels, aerosols, foams and the like.

본원에서 사용되는 용어 "단위 투여 형태"는 인간 및 다른 포유동물에 대한 단일 투여량으로서 적합한 물리적으로 별개의 단위를 나타내며, 각각의 단위는 적합한 약학적 부형제(예를 들어, 앰풀)와 회합된 원하는 발생, 내성, 및/또는 치료 효과를 발생하도록 계산된 소정량의 치료제를 함유한다. 또한, 더욱 농축된 투여 형태가 제조될 수 있으며, 이로부터 더욱 희석된 단위 투여 형태가 이후에 생성될 수 있다. 따라서, 더욱 농축된 투여 형태는 실질적으로 더 많은, 예를 들어, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10배 이상의 양의 치료 화합물을 함유할 것이다.As used herein, the term "unit dosage form" refers to physically discrete units suited as unitary dosages for humans and other mammals, each unit containing the desired dosage in association with a suitable pharmaceutical excipient (eg, in an ampoule). It contains an amount of therapeutic agent calculated to produce developmental, tolerable, and/or therapeutic effects. Also, more concentrated dosage forms can be prepared, from which more diluted unit dosage forms can then be produced. Thus, more concentrated dosage forms will contain substantially greater, eg, at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more times the amount of therapeutic compound.

상기 투여 형태를 제조하기 위한 방법은 당업자에게 공지되어 있다(예를 들어, 문헌[REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES, 상기] 참조). 투여 형태는 통상적으로 퉁상적인 약학적 담체 또는 부형제를 포함하며, 다른 약제, 담체, 애쥬번트, 희석제, 조직 투과 향상제, 가용화제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적절한 부형제는 당 분야에 널리 공지된 방법에 의해 특정 투여 형태 및 투여 경로에 대해 맞춤화될 수 있다(예를 들어, 문헌[REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES, 상기] 참조).Methods for preparing such dosage forms are known to those skilled in the art (see, eg, REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES , supra). Dosage forms usually contain conventional pharmaceutical carriers or excipients, and may further contain other drugs, carriers, adjuvants, diluents, tissue penetration enhancers, solubilizers, and the like. Appropriate excipients can be tailored for a particular dosage form and route of administration by methods well known in the art (see, eg, REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES , supra).

적합한 부형제의 예는 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 소르비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 검, 칼슘 포스페이트, 알기네이트, 트래거캔쓰, 젤라틴, 칼슘 실리케이트, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 염수, 시럽, 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 하이드록시프로필메틸셀룰로스, 및 폴리아크릴산, 예를 들어, 카르보폴, 예를 들어, 카르보폴 941, 카르보폴 980, 카르보폴 981 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 투여 형태는 윤활제, 예를 들어, 활석, 마그네슘 스테아레이트, 및 무기질유; 습윤제; 유화제; 현탁제; 보존제, 예를 들어, 메틸-, 에틸-, 및 프로필-하이드록시-벤조에이트(즉, 파라벤); pH 조절제, 예를 들어, 무기 및 유기 산 및 염기; 감미제; 및 착향제를 추가로 포함할 수 있다. 투여 형태는 또한 생물분해성 중합체 비드, 덱스트란, 및 사이클로덱스트린 포함 복합체를 포함할 수 있다.Examples of suitable excipients are lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, gum acacia, calcium phosphate, alginates, tragacanth, gelatin, calcium silicate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water , saline, syrup, methylcellulose, ethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, and polyacrylic acids such as Carbopol, such as Carbopol 941, Carbopol 980, Carbopol 981, etc. It doesn't work. Dosage forms may contain lubricants such as talc, magnesium stearate, and mineral oil; humectants; emulsifier; suspending agents; preservatives such as methyl-, ethyl-, and propyl-hydroxy-benzoates (ie, parabens); pH adjusting agents such as inorganic and organic acids and bases; sweetening agent; And a flavoring agent may be further included. Dosage forms may also include complexes comprising biodegradable polymer beads, dextrans, and cyclodextrins.

경구 투여를 위해, 치료적 유효 용량은 정제, 캡슐, 에멀젼, 현탁액, 용액, 시럽, 스프레이, 로젠지, 분말, 및 지속-방출 제형의 형태로 존재할 수 있다. 경구 투여를 위한 적합한 부형제는 약학적 등급의 만니톨, 락토스, 전분, 마그네슘 스테아레이트, 소듐 사카린, 활석, 셀룰로스, 글루코스, 젤라틴, 수크로스, 마그네슘 카르보네이트 등을 포함한다.For oral administration, therapeutically effective doses can be in the form of tablets, capsules, emulsions, suspensions, solutions, syrups, sprays, lozenges, powders, and sustained-release formulations. Suitable excipients for oral administration include pharmaceutical grades of mannitol, lactose, starch, magnesium stearate, sodium saccharin, talc, cellulose, glucose, gelatin, sucrose, magnesium carbonate and the like.

치료적 유효 용량은 또한 동결건조된 형태로 제공될 수 있다. 상기 투여 형태는 투여 전에 재구성을 위한 완충제, 예를 들어, 바이카르보네이트를 포함할 수 있거나, 완충제가, 예를 들어, 물을 이용한 재구성을 위한 동결건조된 투여 형태로 포함될 수 있다. 동결건조된 투여 형태는 적합한 혈관수축제, 예를 들어, 에피네프린을 추가로 포함할 수 있다. 동결건조된 투여 형태는 선택적으로 재구성을 위한 완충액과 함께 패키징된 주사기 내에 제공될 수 있어, 재구성된 투여 형태가 즉시 개인에게 투여될 수 있다.A therapeutically effective dose may also be provided in lyophilized form. The dosage form may include a buffer for reconstitution prior to administration, eg, bicarbonate, or a buffer may be included in the lyophilized dosage form for reconstitution, eg, with water. The lyophilized dosage form may further comprise a suitable vasoconstrictor, such as epinephrine. The lyophilized dosage form can be provided in a syringe, optionally packaged with a buffer for reconstitution, so that the reconstituted dosage form can be immediately administered to an individual.

H. 키트H. Kit

본원에 기재된 조성물의 다른 구현예는 분리된 근육 세포의 집단 및 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물(예를 들어, 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH) 억제제 또는 프로스타글란딘 전달체(PTG 또는 SLC02A1) 억제제), PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 키트이다. 키트는 통상적으로 유리 또는 플라스틱과 같은 다양한 물질로 형성될 수 있는 용기를 함유하며, 이는, 예를 들어, 병, 바이알, 주사기, 및 시험관을 포함할 수 있다. 표지가 통상적으로 키트에 동반되며, 이는 키트 내용물의 사용에 대한 설명서 또는 다른 정보를 제공하는 임의의 서면 또는 전자 또는 컴퓨터 판독가능 형태일 수 있는 기록 자료를 포함한다.Other embodiments of the compositions described herein include an isolated population of muscle cells and prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism (e.g., 15-hydroxyprostaglandin dehydro A kit comprising a compound selected from the group consisting of genase (15-PGDH) inhibitors or prostaglandin transporter (PTG or SLC02A1) inhibitors), compounds neutralizing PGE2 inhibition, derivatives thereof, analogues thereof, and combinations thereof to be. Kits typically contain containers that may be formed of various materials such as glass or plastic, which may include, for example, bottles, vials, syringes, and test tubes. A label usually accompanies the kit, which includes any written or recorded material, which may be in electronic or computer readable form, that provides instructions or other information about the use of the kit contents.

V. 실시예V. Examples

하기 실시예는 예시를 위해 제공되지만, 청구된 본 발명을 제한하지 않는다.The following examples are provided for illustrative purposes, but do not limit the invention as claimed.

실시예 1: 노화된 마우스에서 골격근 재생 및 근력을 증가시키는 급성 프로스타글란딘 E2 전달.Example 1: Acute Prostaglandin E2 Delivery Increases Skeletal Muscle Regeneration and Strength in Aged Mice.

본 실시예는 PGE2 신호전달이 재생 동안 근육 줄기 세포 기능에 필요하다는 것을 예시한다.This example illustrates that PGE2 signaling is required for muscle stem cell function during regeneration.

고령자는 운동성 및 삶의 질을 감소시키는 진행성 골격근 소모 및 재생 실패로 고통받는다1,2. 근육 재생에 중요한 것은 근육 조직의 니쉬에 존재하고, 손상에 반응하도록 유지되고, 생애 전체에 걸쳐 골격근을 수선하는 성인 근육 줄기 세포(MuSC)이다3-8. 노화 동안, 기능성 MuSC의 비율은 현저히 감소하여, 근육 재생을 방해한다9-13. 현재까지, 이러한 재생 감소에 대항하기 위해 MuSC를 표적으로 하는 임상적으로 사용되는 치료제가 없다. 본원에서, 본 발명자는 근육 재생에 필수적인 MuSC 기능의 강력한 조절인자로서 천연 면역조절제인 프로스타글란딘 E2(PGE2)를 확인한다. 본 발명자는 PGE2 수용체인 EP4가 시험관 내에서의 MuSC 증식 및 마우스에서의 생체 내 착생에 필수적인 것을 발견하였다. 노화된 마우스의 MuSC에서, PGE2 경로는 세포 고유의 분자 결함인 PGE2를 비활성으로 만드는 상승된 프로스타글란딘 분해 효소(15-PGDH)로 인해 조절이 불가능해진다. 이러한 결함은 손상된 근육으로의 MuSC 이식과 함께 안정적인 분해 내성 PGE2인 16,16-디메틸 PGE2(dmPGE2)에 대한 MuSC의 일시적 급성 노출에 의해 극복된다. 특히, 손상 후 내인성 MuSC 수 및 근육섬유 크기에서의 초기 증가에 의해 명백하게 dmPGE2 단독의 단일 근육내 주사가 재생을 가속화하는데 충분하다. 또한, 운동 유도 재생 및 급성 dmPGE2 치료 요법에 반응하여 노화된 마우스의 근력 발생 능력이 증가되었다. 본 발명의 결과는 근육 재생 및 근력의 강력한 유도제로서의 PGE2에 대한 새로운 치료 징후를 나타낸다.The elderly suffer from progressive skeletal muscle wasting and regenerative failure that reduces mobility and quality of life 1,2 . Critical for muscle regeneration are adult muscle stem cells (MuSCs) that reside in the tissue's niche, remain responsive to injury, and repair skeletal muscle throughout life 3-8 . During aging, the percentage of functional MuSCs decreases significantly, impeding muscle regeneration 9-13 . To date, there are no clinically used therapeutics targeting MuSCs to combat this loss of regeneration. Herein, the inventors identify the natural immunomodulator prostaglandin E2 (PGE2) as a potent regulator of MuSC function essential for muscle regeneration. The present inventors have found that the PGE2 receptor, EP4, is essential for MuSC proliferation in vitro and engraftment in vivo in mice. In muSCs from aged mice, the PGE2 pathway becomes dysregulated due to an elevated prostaglandin degrading enzyme (15-PGDH) that renders PGE2 inactive, a cell-intrinsic molecular defect. These defects are overcome by transient acute exposure of MuSCs to 16,16-dimethyl PGE2 (dmPGE2), a stable, degradation-resistant PGE2, along with MuSC transplantation into injured muscle. In particular, a single intramuscular injection of dmPGE2 alone is sufficient to accelerate regeneration, evident by the initial increase in endogenous MuSC number and muscle fiber size after injury. In addition, the ability of aging mice to develop muscle strength was increased in response to exercise-induced regeneration and acute dmPGE2 treatment regimens. Our results reveal new therapeutic indications for PGE2 as a potent inducer of muscle regeneration and strength.

근육 재생 잠재성의 감소에 대항하기 위해, 본 발명자는 근육 재생 전용인 줄기 세포 집단인 위성 세포로도 공지된 MuSC를 표적으로 하는 치료제를 찾았다3-8. 일시적 염증 및 섬유지방생성 반응이 근육 재생에서 중요한 역할을 하므로14-17, 본 발명자는 MuSC 기능에서 연령-관련 감소를 극복할 수 있는 손상에 의해 유도된 면역 조절제를 확인하고자 했다. 본 발명자의 전사체 데이터베이스의 분석은 급성 염증 동안 천연적이고 강력한 지질 매개체인 PGE2에 대한 Ptger4 수용체18가 새로이 분리된 MuSC에서 높은 수준으로 발현된 것을 나타내었다. 근육 조직 용해질에서, 본 발명자는 노텍신(notexin) 주사 또는 냉동손상을 수반하는 표준 손상 패러다임에 의한 어린(2 내지 4개월) 마우스 근육에 대한 손상 3일 후에 PGE2의 수준에서의 급상승(도 1a도 5a), 및 이의 합성 효소인 PtgesPtges2의 동반 상향조절(도 1b)을 검출하였다. 이러한 초기 및 일시적 시간대는 손상 후 MuSC 확장 및 염증성 사이토카인 축적의 널리 기록된 동역학과 일치한다8,15,16. PGE2 처리가 MuSC 거동을 향상시켰는지 결정하기 위해, 본 발명자는 어린 마우스(2 내지 4개월)의 뒷다리 근육으로부터 MuSC를 FACS 정제하고6, 이를 12 kpa 강성도의 하이드로겔에 플레이팅하여 줄기 세포 기능을 유지시켰다19. 본 발명자는 PGE2(10ng/ml)가 EDU 혼입에 의해 검정시 세포 분열을 증가시키고(도 1b-1d), PGE2에 대한 급성 1일 노출이 1주 후의 대조군에 비해 MuSC의 수에서 6배의 증가를 유도(도 1c)한 것을 발견하였다.To combat the decline in muscle regeneration potential, the present inventors have sought therapeutics that target MuSCs, also known as satellite cells, which are a population of stem cells dedicated to muscle regeneration 3-8 . As transient inflammatory and fibroadipogenic responses play important roles in muscle regeneration 14-17 , we sought to identify immune modulators induced by injury that could overcome the age-related decline in MuSC function. Analysis of our transcriptome database revealed that the Ptger4 receptor 18 for PGE2, a natural and potent lipid mediator, was expressed at high levels in freshly isolated MuSCs during acute inflammation. In muscle tissue lysates, we observed a spike in the level of PGE2 3 days after injury to young (2-4 months old) mouse muscles by a standard injury paradigm involving notexin injection or cryo-injury ( FIG. 1A and 5a ), and concomitant upregulation of its synthesizing enzymes, Ptges and Ptges2 ( FIG. 1b ), were detected. These early and transient time windows are consistent with the widely documented kinetics of MuSC expansion and inflammatory cytokine accumulation after injury 8,15,16 . To determine if PGE2 treatment improved MuSC behavior, we FACS-purified MuSCs from the hind limb muscles of young mice (2-4 months old) and plated them on hydrogels of 12 kpa stiffness to determine stem cell function. Maintained 19 . We found that PGE2 (10 ng/ml) increased cell division when assayed by EDU incorporation ( FIGS. 1B-1D ), and that an acute daily exposure to PGE2 resulted in a 6-fold increase in the number of MuSCs compared to the control group after 1 week. was found to induce ( FIG. 1c ).

PGE2는 4개의 G-단백질 결합 수용체(Ptger1-4; EP1-4)를 통해 신호하는 것으로 공지되어 있으나18,20, MuSC에서의 이들 수용체의 발현은 이전에 기재된 적이 없다. 상이한 수용체(Ptger1-4)의 전사물 수준의 분석은 MuSC의 PGE2 처리 후에 상향조절된 수용체가 단지 Ptger1Ptger4인 것을 나타내었다(도 5e). PGE2 자극된 MuSC는 세포내 cAMP를 상승시켰고18,20, 이는 PGE2가 증식 및 줄기 세포 전사 상태를 촉진하기 위해 EP4를 통해 신호하는 것을 확증한다(도 5f-5h). EP4 길항제인 ONO-AE3-208의 존재하에서, PGE2에 의해 유도된 증식은 둔화되었다(도 1d). 그러나, EP4에 대한 PGE2의 특이성은 cre-매개 조건부 제거 후 수용체가 결핍된 MuSC에서 가장 명백히 나타났다(도 1e-1g 및 도 5i-5j). 실제로, 성장 인자-풍부 배지의 존재하에서도, 이들 EP4-널 MuSC는 증식에 실패했다. 최종적으로, 본 발명자는 MuSC 성장이 챠콜 스트리핑된 혈청을 갖는 배지에 대한 노출에 의해 중지되고21, PGE2의 첨가시 분열됨을 발견하였다(도 1h도 5k). 따라서, PGE2/EP4는 MuSC 증식에 필요하고 충분한 것으로 두드러진다.PGE2 is known to signal through four G-protein coupled receptors ( Ptger 1-4; EP1-4) 18,20 , but expression of these receptors in MuSCs has not been previously described. Analysis of transcript levels of different receptors ( Ptger 1-4) revealed that only Ptger1 and Ptger4 were upregulated receptors after PGE2 treatment of MuSCs ( FIG. 5E ). PGE2 stimulated MuSCs elevated intracellular cAMP 18,20 , confirming that PGE2 signals through EP4 to promote proliferation and stem cell transcriptional status ( FIGS. 5f-5h ). In the presence of the EP4 antagonist, ONO-AE3-208, proliferation induced by PGE2 was blunted ( FIG. 1D ). However, the specificity of PGE2 for EP4 was most evident in receptor-deficient MuSCs after cre-mediated conditional clearance ( FIGS. 1e-1g and 5i-5j ). Indeed, even in the presence of growth factor-rich medium, these EP4-null MuSCs failed to proliferate. Finally, we found that MuSC growth was stopped by exposure to medium with charcoal stripped serum 21 , and cleaved upon addition of PGE2 ( FIGS. 1H and 5K ). Thus, PGE2/EP4 stands out as both necessary and sufficient for MuSC proliferation.

본 발명자는 PGE2가 노화된 MuSC에 대해 이전에 보고된 근육 재생 결함을 개선시킬 수 있는지 결정하고자 하였다9-13. 어린 마우스 근육(2 내지 4개월)과의 대조에 의해, 노화된 근육(18 내지 20개월)에 대한 노텍신 손상은 PGE2 합성의 증가를 발생시키지 않았다. 대신, 노화된 근육에서의 항정 상태 PGE2 수준은 손상 후에 변화되지 않고 유지되었으며(도 2a), 이는 어린 사지 전경골근(TA) 근육에서보다 유의하게 높았다(도 2b). 본 발명자는 노화된 근육에서의 PGE2가 분해대사 결함으로 인해 기능이상이 될 수 있다고 가정하였다. 실제로, 본 발명자가 질량분광법에 의해 어린 TA 근육 조직 및 노화된 TA 근육 조직에 존재하는 PGE2를 분석한 경우, 본 발명자는 비활성화 형태인 13,14-디하이드로-15-케토 PGE2(PGEM)의 상대량이 노화된 TA 근육 조직에서 유의하게 증가된 것을 발견하였다(도 2c-2d도 6a-6c). 이는 PGE2의 이의 비활성화 형태로의 전환에서의 초기 단계인 PGE2 분해 효소(15-PGDH)를 인코딩하는 mRNA의 수준에서의 동반적인 7배의 증가로 인한 것으로 판명되었다(도 2e). 대조적으로, 프로스타글란딘 전달체(PGT), PGE2 합성 효소, 및 EP4 수용체의 상대 수준은 어린 MuSC와 노화된 MuSC 사이에 상이하지 않았다(도 7a-7c). 또한, 노화된 MuSC가 PGE2의 1일 펄스 또는 15-PGDH의 억제제(SW033291)에 노출된 경우22, 15-PGDH의 효과는 극복되었고, 증식에서의 특징적인 증가 및 Pax7 발현의 유지가 관찰되었다(도 2f도 7d). 어린 MuSC와 마찬가지로, 노화된 MuSC는 챠콜 스트리핑된 혈청이 포함된 배지에서 증식하는데 실패하였으나, PGE2 단독의 첨가에 의해 구제되었다(도 2g). 본 발명자는 노화된 MuSC에서, PGE2 또는 SW에 대한 급성 노출에 의해 배양에서 극복될 수 있는 세포 고유의 분자 결함인 상승된 15-PGDH로 인해 PGE2 경로가 조절되지 않는 것으로 추측하였다(도 2h).We sought to determine if PGE2 could ameliorate previously reported muscle regeneration defects in aged MuSCs 9-13 . In contrast to young mouse muscle (2-4 months), notexin damage to aged muscle (18-20 months) did not result in an increase in PGE2 synthesis. Instead, steady-state PGE2 levels in aged muscles remained unchanged after injury ( FIG. 2A ), and were significantly higher than in young limb tibialis anterior (TA) muscles ( FIG. 2B ). We hypothesized that PGE2 in aged muscle could be dysfunctional due to metabolic defects. In fact, when we analyzed PGE2 present in young and aged TA muscle tissue by mass spectrometry, we found that the relative of the inactivated form, 13,14-dihydro-15-keto PGE2 (PGEM) It was found that the amount was significantly increased in aged TA muscle tissue ( FIGS. 2C-2D and 6A-6C ). This was found to be due to a concomitant 7-fold increase in the level of mRNA encoding the PGE2 degrading enzyme (15-PGDH), an early step in the conversion of PGE2 to its inactive form ( FIG. 2e ). In contrast, the relative levels of prostaglandin transporter (PGT), PGE2 synthase, and EP4 receptor did not differ between young and aged MuSCs ( FIGS. 7A-7C ). In addition, when aged MuSCs were exposed to a daily pulse of PGE2 or an inhibitor of 15-PGDH (SW033291) 22 , the effect of 15-PGDH was overcome, and a characteristic increase in proliferation and maintenance of Pax7 expression were observed ( 2f and 7d ). Like young MuSCs, aged MuSCs failed to proliferate in medium containing charcoal stripped serum, but were rescued by the addition of PGE2 alone ( FIG. 2g ). We speculated that in aged MuSCs, the PGE2 pathway was deregulated due to elevated 15-PGDH, a cell-intrinsic molecular defect that could be overcome in culture by acute exposure to PGE2 or SW ( FIG. 2h ).

노화된 MuSC는 이종성이므로10, 본 발명자는 단일 세포 수준에서의 PGE2의 효과를 결정하고자 하였다. 클론 분석은 전체적인 집단의 분석에 의해 가려진 차이를 밝혀낼 수 있다. 따라서, 본 발명자는 1일 동안 PGE2에 일시적으로 노출된 단일한 노화된 MuSC 및 처리되지 않은 대조군 MuSC의 하이드로겔의 '마이크로웰'에서의 장기간의 시간-경과 현미경검사를 수행하였다. 데이터를 48시간의 기간에 걸쳐 수집한 후, 본 발명자의 이전에 기재된 세포 추적 및 계통 재건을 위한 백스터 알고리즘(Baxter Algorithms for Cell Tracking and Lineage Reconstruction)을 이용하여 분석하였다10,19,23. 본 발명자는 가장 강한 클론에 대해 6세대에 걸친 PGE2에 대해 반응한 누적 세포 수에서의 현저한 증가를 관찰하였다(도 2i-2j). PGE2 처리 후 클론 당 세포의 수는 세포 사멸의 상당한 감소(도 2j도 7e-7g)를 동반하는 증식에서의 현저한 증가(도 2i-2j도 7e-7f)로 인해 유의하게 증가되었다. 이들 상승작용적 효과는 PGE2에 반응하여 노화된 MuSC 수에서의 관찰되는 증가를 발생시켰다.Since aged MuSCs are heterogeneous 10 , we sought to determine the effect of PGE2 at the single cell level. Clonal analysis can reveal differences masked by analysis of the entire population. Therefore, we performed long-term time-lapse microscopy in 'microwells' of hydrogels of single aged MuSCs and untreated control MuSCs transiently exposed to PGE2 for 1 day. Data were collected over a period of 48 hours and then analyzed using our previously described Baxter Algorithms for Cell Tracking and Lineage Reconstruction 10,19,23 . We observed a significant increase in the cumulative number of cells responding to PGE2 over 6 generations for the strongest clones ( FIGS. 2i-2j ). After PGE2 treatment, the number of cells per clone was significantly increased due to a significant increase in proliferation ( FIGS. 2i-2j and 7e-7f ) accompanied by a significant decrease in cell death ( FIGS. 2j and 7e-7g ). These synergistic effects resulted in the observed increase in the number of aged MuSCs in response to PGE2.

PGE2를 이용한 어린 MuSC의 일시적 처리가 재생을 증가시키는지의 여부를 시험하기 위해, 본 발명자는 배양된 PGE2 처리 MuSC를 마우스의 손상된 뒷다리 근육에 이식하였다. 생체 내에서 정량적 방식으로 시간 경과에 따라 재생의 동역학을 모니터링하기 위해, 본 발명자는 이식후 MuSC 기능을 모니터링하기 위해 본 발명자가 이전에 개발한 민감한 정량적 생체발광 영상화(BLI) 검정을 활용하였다6,10,19. MuSC를 GFP 및 루시페라제를 발현하는 어린 트랜스제닉 마우스(2 내지 4개월)(GFP/Luc 마우스)로부터 분리하고, 급성 1일 PGE2 처리에 노출시키고, 수거하고, 7일째에 이식하였다. 동등한 수의 dmPGE2 처리 MuSC 및 대조군 MuSC(250개의 세포)를 어린(2 내지 4개월) NOD-SCID 마우스의 손상된 뒷다리에 이식하였다. PGE2를 이용한 급성 처리 후, 어린 MuSC 재생 능력은 BLI에 의해 평가될 때 한 자릿수만큼 향상되었다(도 3a). 대조적으로, 조건부 제거로 인해 EP4 수용체가 결핍된 4배 더 많은 수의 배양된 MuSC의 이식 후(도 3b), 초기에 검출된 BLI 신호는 유의성 임계치 이하의 수준으로 점진적으로 감소하였다(도 3b).To test whether transient treatment of juvenile MuSCs with PGE2 increases regeneration, we transplanted cultured PGE2-treated MuSCs into injured hind limb muscles of mice. To monitor the kinetics of regeneration over time in a quantitative manner in vivo, we utilized a sensitive quantitative bioluminescence imaging (BLI) assay previously developed by us to monitor MuSC function after transplantation 6, 10,19 . MuSCs were isolated from young transgenic mice (2-4 months) expressing GFP and luciferase (GFP/Luc mice), exposed to an acute 1-day PGE2 treatment, harvested and transplanted on day 7. Equal numbers of dmPGE2-treated MuSCs and control MuSCs (250 cells) were transplanted into injured hind limbs of young (2-4 months old) NOD-SCID mice. After acute treatment with PGE2, the regenerative capacity of young MuSCs was improved by single digits as assessed by BLI ( FIG. 3A ). In contrast, after transplantation of 4-fold greater numbers of cultured MuSCs lacking the EP4 receptor due to conditional ablation ( FIG. 3B ), the initially detected BLI signal progressively decreased to levels below the threshold for significance ( FIG. 3B ). .

또한, EP4의 근육 줄기 세포 특이적 결실의 마우스 모델(Pax7 CreERT2 ; EP4 fl/fl )에서 노텍신 손상이 수행된 경우(도 9a-9b), 배아 미오신 중쇄(eMHC) 양성 섬유의 상승된 수에 의해 관찰되는 바와 같이 근육 재생이 손상되었다(도 9c-9d). 이는 재생 시점의 종점(21일)에서 평가된 Pax7 CreERT2 ;EP4 fl/fl 그룹에서 마우스 섬유의 횡단면적에서의 감소를 동반하였다(도 9e). 힘 산출(강축력)에서의 유의한 감소가 또한 손상 14일 후에 검출되었다(도 9f-9g). 따라서, EP4 수용체를 통한 PGE2 신호전달이 생체 내에서 MuSC 재생에 필요하다.In addition, elevated numbers of embryonic myosin heavy chain (eMHC) positive fibers were observed when notexin damage was performed in a mouse model of muscle stem cell-specific deletion of EP4 ( Pax7 CreERT2 ; EP4 fl/fl ) ( FIGS. 9A-9B ). Muscle regeneration was impaired as observed by ( FIGS. 9C-9D ). This corresponds to Pax7 CreERT2 ;EP4 fl/fl evaluated at the end of the regeneration time point (day 21). This was accompanied by a decrease in the cross-sectional area of mouse fibers in the group ( FIG. 9E ). A significant decrease in force output (strong tensile force) was also detected 14 days after injury ( FIGS. 9F-9G ). Thus, PGE2 signaling through the EP4 receptor is required for MuSC regeneration in vivo.

배양 없이 PGE2의 직접 주사가 생체 내에서 재생을 촉진하는데 효과적일 수 있는지 시험하기 위해, 본 발명자는 새로이 분리된 MuSC와 함께 PGE2를 공동 주사하였다. 모든 이후의 생체 내 주사 실험에서, 본 발명자는 PGE2의 변형된 더욱 안정한 형태인 16,16-디메틸 PGE2(dmPGE2)를 사용하였다24. 본 발명자는 노화된 MuSC 실험에 대해, 15-PGDH가 노화된 MuSC에서 유의하게 상승됨에 따라 변형된 15-PGDH-내성 dmPGE2의 전달이 특히 중요한 것으로 가정하였다(도 2e)24. dmPGE2를 이용하여, 본 발명자는 줄기 세포 기능의 널리 받아들여지는 엄격한 시험인 노텍신 손상에 반응하여 추가로 증가된 대조군에 비한 어린 MuSC 및 노화된 MuSC의 유의하게 향상된 착생을 관찰하였다(도 3c-3d). 따라서, MuSC 세포 집단과 함께 dmPGE2의 전달은 재생을 증가시키기에 충분하다.To test whether direct injection of PGE2 without culture could be effective in promoting regeneration in vivo, we co-injected PGE2 with freshly isolated MuSCs. In all subsequent in vivo injection experiments, we used a modified, more stable form of PGE2, 16,16-dimethyl PGE2 (dmPGE2) 24 . For our aged MuSC experiments, we hypothesized that delivery of modified 15-PGDH-tolerant dmPGE2 would be particularly important as 15-PGDH was significantly elevated in aged MuSC ( FIG. 2e ) 24 . Using dmPGE2, we observed significantly enhanced engraftment of young and aged MuSCs compared to controls that further increased in response to notexin damage, a widely accepted and stringent test of stem cell function ( FIG. 3C- 3d ). Thus, delivery of dmPGE2 along with the MuSC cell population is sufficient to increase regeneration.

본 발명자는 PGE2 단독의 전달이 근육 재생을 자극할 수 있다고 가정하였다. 이를 시험하기 위해, 어린 마우스의 근육을 심독소(cardiotoxin)로 손상시키고, 3일 후에, dmPGE2의 볼루스를 어린 마우스의 뒷다리 근육에 주사하였다. 본 발명자는 손상 14일 후 기저판 아래의 전형적인 위성 세포 니쉬 및 정상(atop)의 근육섬유에서 내인성 PAX7-발현 MuSC에서의 증가(60 ± 15%)를 관찰한 반면(도 4a-4b), dmPGE2는 손상의 부재하에서 효과가 없었다. 또한, 이러한 초기 시점에서, 근육섬유의 분포는 근육섬유 분석을 위한 백스터 알고리즘을 이용하여 횡단면적으로 평가시 더 큰 크기로 이동하였고, 이는 재생이 PGE2에 의해 가속화됨을 암시한다(도 4c-4d도 8a-8b). 또한, 본 발명자는 트래스제닉 마우스 모델인 Pax7 CreERT2 ;Rosa26-LSL-Luc를 이용하여 루시페라제 발현에 의해 내인성 MuSC의 손상 및 dmPGE2에 대한 반응을 추적하였다(도 4e). BLI 데이터는 조직학적 데이터와 일치하였다(도 4f-4g).We hypothesized that delivery of PGE2 alone could stimulate muscle regeneration. To test this, the muscles of juvenile mice were damaged with cardiotoxin, and after 3 days, a bolus of dmPGE2 was injected into the muscles of the hind limbs of young mice. We observed an increase (60 ± 15%) in endogenous PAX7-expressing MuSCs (60 ± 15%) in typical satellite cell nish and atop muscle fibers under the basal lamina 14 days after injury ( FIGS. 4A-4B ), whereas dmPGE2 There was no effect in the absence of damage. In addition, at this early time point, the distribution of muscle fibers shifted to a larger magnitude when assessed cross-sectionally using the Baxter algorithm for muscle fiber analysis, suggesting that regeneration is accelerated by PGE2 ( FIGS. 4C-4D and 8a-8b ). In addition, the present inventors tracked the damage of endogenous MuSCs by expression of luciferase and the response to dmPGE2 using a transgenic mouse model, Pax7 CreERT2 ;Rosa26-LSL-Luc ( FIG. 4e ). BLI data were consistent with histological data ( FIGS. 4F-4G ).

본 발명자는 근육 재생에 대해 비스테로이드 항염증제(NSAID)인 인도메타신 및 PGE2 합성을 감소시키는 COX2의 억제제를 주사하는 효과를 시험하였다. 심독소 손상 3일 후 동일한 Pax7 CreERT2 ;Rosa26-LSL-Luc 마우스 모델의 뒷다리 근육으로의 인도메타신 주사시, 본 발명자는 근육 줄기 세포 활성화 및 재생에서의 손상을 나타내는 루시페라제 활성에서의 유의한 감소를 관찰하였다(도 10a-10b). 심독소-손상 근육으로의 인도메타신의 주사는 또한 손상 14일 후에 평가된 대조군에 비해 연축력에서의 유의한 손실을 발생시켰다(도 10c). 노화된 마우스에서, 본 발명자는 또한 단일 dmPGE2 주사 후 손상 14일 후에 내인성 MuSC의 수에서의 실질적 증가(24 ± 2%), 및 근육섬유 크기에서의 동반적 증가(도 4j-4k)를 검출하였다. 따라서, dmPGE2에 대한 단독 노출은 내인성 수복의 크기 및 시간 경과에 영향을 미친다.The present inventors tested the effect of injecting a non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID), indomethacin, and an inhibitor of COX2, which reduces PGE2 synthesis, on muscle regeneration. Upon injection of indomethacin into the hind limb muscles of the same Pax7 CreERT2 ;Rosa26-LSL-Luc mouse model 3 days after cardiotoxin injury, we found a significant increase in luciferase activity indicating impairment in muscle stem cell activation and regeneration. A decrease was observed ( FIGS. 10A-10B ). Injection of indomethacin into cardiotoxin-injured muscle also resulted in a significant loss in contractile force compared to controls assessed 14 days after injury ( FIG. 10C ). In aged mice, we also detected a substantial increase in the number of endogenous MuSCs (24 ± 2%) 14 days after injury after a single dmPGE2 injection, and a concomitant increase in muscle fiber size ( FIGS. 4J-4K ) . Thus, exposure to dmPGE2 alone affects the magnitude and time course of endogenous repair.

최종 시험으로서, 본 발명자는 dmPGE2 향상 재생이 내리막 트레드밀 달리기(downhill treadmill-running)에 의해 유도된 자연 손상 후에 근력을 증가시킬 수 있는지 결정하였다. 이러한 시나리오에서, 손상은 내리막 트레드밀 20도 경사에서의 매일 10분의 달리기에 의해 유발되었다25. 1주 동안, 처리 그룹의 노화된 마우스가 연속적으로 5일 동안 달렸고, 운동 후 dmPGE2를 매일 주사하였다. 2주 동안, 처리 그룹의 노화된 마우스가 5일 연속 동안 달렸으나, 추가 처리를 받지는 않았다(도 4l). 특정 연축력 및 강축력을 dmPGE2 처리 및 미처리 마우스 비복근(GA)에 대해 비교하였고, 둘 모두 유의하게 증가되었다(도 4m-4p). 따라서, 운동-유도 손상과 동시적인 dmPGE2에 대한 급성 노출은 노화된 근력에서 유의한 증가를 제공할 수 있다.As a final test, we determined whether dmPGE2 enhanced regeneration could increase muscle strength after natural damage induced by downhill treadmill-running. In this scenario, the damage was induced by 10 minutes of daily running on a 20 degree incline on a downhill treadmill 25 . For one week, aged mice in the treatment group ran for 5 consecutive days and were injected with dmPGE2 daily after exercise. For two weeks, aged mice in the treatment groups ran for 5 consecutive days, but did not receive additional treatment ( FIG. 4L ). Specific twitch force and firm force were compared for gastrocnemius (GA) of dmPGE2 treated and untreated mice, and both were significantly increased ( FIGS. 4m-4p ). Thus, acute exposure to dmPGE2 concurrent with exercise-induced damage can provide significant increases in aged muscle strength.

본 발명자는 골격근 재생에서의 PGE2에 대한 새로운 징후를 발견하였다. 골격근에 대한 PGE2 효과의 이전 연구는 조직 배양에서 근육모세포의 증식, 융합, 단백질 분해, 및 분화를 변경시키는 것을 제시하였다26-30. 따라서, 이들 연구는 근육모세포가 줄기 세포 기능이 손실된 전구세포임에 따라 본 발명의 연구와 상이하다. 위성 세포(MuSC)는 발달 및 재생에 중요하며3-8,31, 이들의 수는 어린 마우스 및 노화된 마우스 및 인간에서 달리기 및 다른 고강도 운동에 의해 증가된다15,32-36. 비스테로이드 항염증제는 MuSC에서 운동 유도된 증가를 약화시키는 것으로 보고되어 있다15,32-36. 본 발명의 데이터는 효과적인 근육 재생을 특징으로 하는 염증의 초기의 일시적 파동의 이로운 효과15가 부분적으로 PGE2 및 이의 수용체 EP4로 인한 것으로, 이는 MuSC 증식 및 착생에 필수적이고 충분하다는 새로운 증거를 제공한다. 조혈, 간, 및 결장 조직에 대해, 15-PGDH의 억제제인 SW033291의 전달이 최근에 재생을 향상시키는 것으로 밝혀졌다22. 특히, PGE2 및 이의 유사체는, 예를 들어, 노동을 유도하고37, 손상 후 근육을 회복시키는데 있어서의 이의 임상적 사용을 가능하게 하는 조혈 줄기 세포 이식을 촉진38하기 위해 수십년 동안 인간 환자에서 안전하게 사용되어 왔다. 요약하면, 본 발명의 결과는 급성 PGE2 요법이 운동-유도 상해의 재생을 신속하고 확실히 향상시키고, 연령-관련 제한을 극복하여 근력을 증가시키기에 충분한 것을 제시한다.We have found new indications for PGE2 in skeletal muscle regeneration. Previous studies of PGE2 effects on skeletal muscle have shown that it alters the proliferation, fusion, proteolysis, and differentiation of myoblasts in tissue culture 26-30 . Therefore, these studies differ from the present study as myoblasts are progenitor cells that have lost stem cell function. Satellite cells (MuSCs) are important for development and regeneration 3-8,31 , and their numbers are increased by running and other high-intensity exercise in young and aged mice and humans 15,32-36 . NSAIDs have been reported to attenuate exercise-induced increases in MuSC 15,32-36 . Our data provide new evidence that the beneficial effect 15 of the early transient wave of inflammation, characterized by effective muscle regeneration, is due in part to PGE2 and its receptor EP4, which are necessary and sufficient for MuSC proliferation and engraftment. For hematopoietic, liver, and colonic tissues, delivery of SW033291, an inhibitor of 15-PGDH, has recently been shown to enhance regeneration 22 . In particular, PGE2 and its analogues have been safely used in human patients for decades to induce labor 37 and promote hematopoietic stem cell transplantation 38 enabling its clinical use in restoring muscle after injury 38 , for example. has been used In summary, our results suggest that acute PGE2 therapy is sufficient to rapidly and reliably improve regeneration of exercise-induced injuries and overcome age-related limitations to increase muscle strength.

참고문헌references

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방법method

마우스mouse

본 발명자는 스탠포드 대학의 기관 지침 및 실험 동물 관리에 대한 행정 패널(APLAC)에 따라 모든 실험 및 프로토콜을 수행하였다. 본 발명자는 노화된 근육 연구를 위해 미국 국립 노화 연구소(NIA)로부터 야생형의 노화된 C57BL/6(18 내지 20개월) 마우스를 획득하였고, 잭슨 연구소(Jackson Laboratory)로부터 어린 야생형 C57BL/6 마우스를 획득하였다. 이중-트랜스제닉 GFP/luc 마우스를 이전에 기재된 바와 같이 생성시켰다1. 간단히, 편재성 Actb 프로모터의 조절하에서 반딧불이 루시페라제(luc) 트랜스진을 발현하는 마우스를 FVB 계통으로 유지시켰다. 편재성 UBC 프로모터의 조절하에서 녹색 형광 단백질(GFP) 트랜스진을 발현하는 마우스를 C57BL/6 계통으로 유지시켰다. 본 발명자는 NOD-SCID(Jackson Laboratory) 수용자 마우스로의 동종이형 이식 실험을 위해 GFP/luc로부터의 세포를 사용하였다. EP4 flox/flox (EP4 f/f ) 마우스는 K. 안드레아슨(K. Andreasson)(스탠포드 대학)의 친절한 선물이었다2. 이중-트랜스제닉 Pax7 CreERT2 ;Rosa26-LSL-Luc를 잭슨 실험실로부터 획득된 Pax7 CreERT2 마우스(Stock # 017763)3와 잭슨 실험실로부터 획득된 Rosa26-LSL-Luc(Stock # 005125)4를 교배하여 생성시켰다. 본 발명자는 적절한 PCR-기반 전략에 의해 이들 유전자형을 검증하였다. 트랜스제닉 계통으로부터의 모든 마우스는 어린 연령의 마우스였다. 모든 계통에 대해 어린 마우스는 2 내지 4개월령의 마우스였고, 노화된 마우스는 18 내지 20개월령의 마우스였다. 이들 연구에 사용된 모든 마우스는 암컷이었다.We performed all experiments and protocols in accordance with Stanford University's Institutional Guidelines and Administrative Panel for Laboratory Animal Care (APLAC). We obtained wild-type aged C57BL/6 (18-20 months old) mice from the National Institute on Aging (NIA) and young wild-type C57BL/6 mice from the Jackson Laboratory for aging muscle studies. did Double-transgenic GFP/luc mice were generated as previously described 1 . Briefly, mice expressing a firefly luciferase (luc) transgene under the control of the ubiquitous Actb promoter were maintained in the FVB strain. Mice expressing the green fluorescent protein (GFP) transgene under the control of the ubiquitous UBC promoter were maintained in the C57BL/6 strain. Cells from GFP/luc were used for allogeneic transplantation experiments into NOD-SCID (Jackson Laboratory) recipient mice. EP4 flox/flox (EP4 f/f ) mice were a kind gift from K. Andreasson (Stanford University) 2 . The double-transgenic Pax7 CreERT2 ; Rosa26-LSL-Luc was generated by crossing Pax7 CreERT2 mice (Stock # 017763) 3 obtained from Jackson Laboratories with Rosa26-LSL-Luc (Stock # 005125) 4 obtained from Jackson Laboratories. We validated these genotypes by appropriate PCR-based strategies. All mice from the transgenic strain were young mice. For all strains, juvenile mice were 2-4 month old mice and aged mice were 18-20 month old mice. All mice used in these studies were female.

근육 줄기 세포 분리Muscle stem cell isolation

본 발명자는 이전에 기재된 바와 같이 근육 줄기 세포를 분리하고 농축시켰다1,5,6. 간단히, 가벼운 콜라게나제 소화 및 MACs Dissociator에 의한 다짐(mincing)은 다수의 단일 섬유가 해리될 수 있도록 하고, 이후 디스파제 소화에 의해 이들의 니쉬로부터 단핵 세포가 방출될 수 있도록 한다. 이후, 자기 비드 컬럼(Miltenyi)을 이용하여 조혈 계통 발현 및 비-근육 세포(CD45-/CD11b-/CD31-)에 대해 세포 혼합물을 고갈시켰다. 이후, 나머지 세포 혼합물을 CD34 및 α7-인테그린 마커를 공동 발현하는 MuSC를 분류하기 위해 FACS에 적용시켰다. 본 발명자는 FlowJo v10.0을 이용하여 흐름세포 측정법 산점도를 생성시키고 분석하였다. 각각의 분류에 대해, 적어도 3마리의 독립적인 공여자 암컷 마우스로부터의 MuSC(각각 약 5,000개)를 함께 푸울링하였다.We isolated and enriched muscle stem cells as previously described 1,5,6 . Briefly, mild collagenase digestion and mincing by MACs Dissociator allows a number of single fibers to dissociate, followed by release of mononuclear cells from their nish by dispase digestion. The cell mixture was then depleted for hematopoietic lineage expressing and non-muscle cells (CD45 /CD11b /CD31 ) using magnetic bead columns (Miltenyi). The remaining cell mixture was then subjected to FACS to sort MuSCs co-expressing CD34 and α7-integrin markers. We generated and analyzed flow cytometry scatterplots using FlowJo v10.0. For each classification, MuSCs (approximately 5,000 each) from at least 3 independent donor female mice were pooled together.

근육 줄기 세포 이식muscle stem cell transplant

본 발명자는 이전에 기재된 바와 같이 FACS 분리 직후 또는 세포 배양으로부터의 수집 후에 250개의 MuSC(도 3a, 3c 및 3d) 또는 1,000개의 MuSC(도 3b)를 수용자 마우스의 전경골근(TA)에 직접 이식하였다1,5,6. 어린 MuSC 연구를 위해, 본 발명자는 GFP/luc 마우스(2 내지 4개월령)로부터의 세포를 뒷다리 조사된 NOD-SCID 마우스에 이식하였다. 노화된 MuSC 연구를 위해, 본 발명자는 이전에 기재된 바와 같이 이식 전 24시간의 기간 동안 배양 2일째에 luc-IRES-GFP 렌티바이러스(GFP/luc 바이러스)로 형질도입된 노화된 C57BL/6 마우스(18 내지 20개월, NIH)로부터의 세포를 이식하였다5(세부사항에 대해 하기 "근육 줄기 세포 배양, 처리 및 렌티바이러스 감염" 섹션 참조). 근육 줄기 세포의 이식 전, 본 발명자는 복막내 주사에 의해 케타민(마우스 당 2.4 mg)으로 NOD-SCID 수용자 마우스를 마취시켰다. 이후, 본 발명자는 신체 나머지는 납 지그(jig)로 차폐하면서 단일한 18 Gy 선량으로 뒷다리를 조사하였다. 본 발명자는 조사 2일 이내에 이식을 수행하였다.We directly implanted 250 MuSCs (Figures 3a, 3c and 3d) or 1,000 MuSCs (Figure 3b) directly into the tibialis anterior muscle (TA) of recipient mice immediately after FACS isolation or after collection from cell culture, as previously described. 1,5,6 . For juvenile MuSC studies, we transplanted cells from GFP/luc mice (2-4 months of age) into hindlimb irradiated NOD-SCID mice. For the study of aged MuSCs, we used aged C57BL/6 mice transduced with luc-IRES-GFP lentivirus (GFP/luc virus) on day 2 of culture for a period of 24 hours prior to transplantation (GFP/luc virus) as previously described. Cells from 18-20 months, NIH) were transplanted 5 (see “Muscle Stem Cell Culture, Treatment and Lentiviral Infection” section below for details). Prior to implantation of muscle stem cells, we anesthetized NOD-SCID recipient mice with ketamine (2.4 mg per mouse) by intraperitoneal injection. Then, the inventor irradiated the hind limbs with a single dose of 18 Gy while shielding the rest of the body with a lead jig. We performed transplantation within 2 days of irradiation.

배양된 세포를 지정된 바와 같이 처리하고(비히클 또는 PGE2 처리 10ng/ml), 37℃에서 2분 동안 PBS 중 0.5% 트립신과의 인큐베이션에 의해 하이드로겔 배양물로부터 수집하고, 혈구계를 이용하여 계수하였다. 본 발명자는 0.1% 젤라틴/PBS 중에 원하는 세포 농도로 세포를 재현탁한 후, 10 μl 부피로 TA 근육으로의 근내 주사에 의해 이들을 이식하였다(TA 당 250개의 MuSC). 신선한 MuSC 이식을 위해, 본 발명자는 분류된 세포를 13 nmol의 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2(dmPGE2)(Tocris, catalog # 4027) 또는 비히클 대조군(PBS)과 함께 공동 주사하였다. 본 발명자는 동일한 마우스에서 반대측 다리의 TA 근육으로의 이식에 의해 상이한 조건의 세포를 비교하였다. 이식 1개월 후, 본 발명자는 수용자 근육을 손상시키고, 생체 내에서 MuSC를 활성화시키기 위해 10 μl의 노텍신(10 μg ml-1; Latoxan, France)을 주사하였다. 이식 8주 후, 마우스를 안락사시키고, 분석을 위해 TA를 수집하였다.Cultured cells were treated as indicated (vehicle or PGE2 treatment 10 ng/ml), collected from hydrogel cultures by incubation with 0.5% trypsin in PBS for 2 minutes at 37° C., and counted using a hemocytometer. . We resuspended the cells at the desired cell concentration in 0.1% gelatin/PBS and then transplanted them by intramuscular injection into the TA muscle in a volume of 10 μl (250 MuSCs per TA). For fresh MuSC transplantation, we co-injected the sorted cells with 13 nmol of 16,16-dimethyl prostaglandin E2 (dmPGE2) (Tocris, catalog # 4027) or vehicle control (PBS). The present inventors compared cells of different conditions by transplantation into the TA muscle of the contralateral leg in the same mouse. One month after transplantation, we injured the recipient muscles and injected 10 μl of notexin (10 μg ml −1 ; Latoxan, France) to activate MuSCs in vivo. Eight weeks after implantation, mice were euthanized and TAs were collected for analysis.

생물발광 영상화bioluminescence imaging

본 발명자는 이전에 기재된 바와 같이 Xenogen-100 시스템을 이용하여 생물발광 영상화(BLI)를 수행하였다1,5,6. 간단히, 본 발명자는 이소플루오란 흡입을 이용하여 마우스를 마취시키고, 복막내 주사에 의해 120 μl의 D-루시페린(0.1 mmol kg-1, PBS 중에 재구성됨; Caliper LifeSciences)을 투여하였다. 본 발명자는 루시페린 주사 5분 후에 F-stop=1.0에서 60초 노출을 이용하여 BLI를 획득하였다. 디지털 이미지를 기록하고, Living Image 소프트웨어(Caliper LifeSciences)를 이용하여 분석하였다. 본 발명자는 생물발광 신호를 계산하기 위해 각각의 뒷다리 위에 위치된 일관된 관심 영역(ROI)을 갖는 이미지를 분석하였다. 본 발명자는 착생 임계치를 규정하기 위해 104의 복사 휘도(p s-1 cm-2 sr-1) 값의 생물발광 신호를 계산하였다. 104의 이러한 복사 휘도 임계치는 이전에 보고된 p/s의 전체 플럭스 임계치와 대략 동등하다. 이러한 BLI 임계치는 하나 이상의 GFP+ 근육섬유의 조직학적 검출에 해당한다1,5,6. 본 발명자는 이식 후에 매주 BLI 영상화를 수행하였다.We performed bioluminescence imaging (BLI) using the Xenogen-100 system as previously described 1,5,6 . Briefly, we anesthetized mice using isofluorane inhalation and administered 120 μl of D-luciferin (0.1 mmol kg −1 , reconstituted in PBS; Caliper LifeSciences) by intraperitoneal injection. We obtained BLI using a 60 sec exposure at F-stop=1.0 5 min after luciferin injection. Digital images were recorded and analyzed using Living Image software (Caliper LifeSciences). We analyzed images with coherent regions of interest (ROIs) positioned over each hindlimb to calculate the bioluminescent signal. The inventors calculated a bioluminescence signal with a radiance (ps -1 cm -2 sr -1 ) value of 10 4 to define the epiphyseal threshold. This radiant luminance threshold of 10 4 is approximately equal to the previously reported overall flux threshold of p/s. This BLI threshold corresponds to histological detection of one or more GFP+ muscle fibers 1,5,6 . We performed BLI imaging weekly after implantation.

근육 손상muscle damage

본 발명자는 TA 근육으로의 10 μl의 노텍신(10 μg ml-1; Latoxan) 또는 심독소(10 μm; Latoxan)의 근내 주사를 수반하는 손상 모델을 이용하였다. 냉동손상을 위해, TA 근육을 덮고 있는 피부에 절개부를 만들고, 액체 질소에서 냉각된 구리 프로브를 3회의 10초 간격으로 TA 근육에 적용하였고, 냉동프로브(cryoprobe)의 각각의 적용 사이에 근육을 해동시켰다. 지정된 경우, 손상 48시간 후, 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2(dmPGE2)(13 nmol, Tocris, catalog # 4027) 또는 비히클 대조군(PBS)을 TA 근육에 주사하였다. 반대측 TA를 내부 대조군으로 이용하였다. 본 발명자는 분석을 위해 손상 14일 후에 조직을 수거하였다.We used an injury model involving intramuscular injection of 10 μl of notexin (10 μg ml −1 ; Latoxan) or cardiotoxin (10 μm; Latoxan) into the TA muscle. For cryoinjury, an incision was made in the skin overlying the TA muscle and a copper probe cooled in liquid nitrogen was applied to the TA muscle three times at 10 second intervals, with the muscle thawing between each application of the cryoprobe. made it Where indicated, 48 h after injury, 16,16-dimethyl prostaglandin E2 (dmPGE2) (13 nmol, Tocris, catalog # 4027) or vehicle control (PBS) was injected into the TA muscle. Contralateral TA was used as an internal control. We harvested tissues 14 days after injury for analysis.

Pax7 CreERT2 ; Rosa26-LSL-Luc 마우스 실험을 위해, 본 발명자는 Pax7 프로모터의 조절하에서 루시페라제 발현을 활성화시키기 위해 타목시펜의 5일 연속의 매일 복막내 주사로 마우스를 처리하였다. 마지막 타목시펜 주사 1주일 후, 마우스를 10 μl의 심독소(10 μM; Latoxan)를 근내 주사하였고, 본 발명자는 이를 검정 0일로 지정하였다. 3일 후, 13 nmol의 dmPGE2(13 nmol) 또는 비히클 대조군(PBS)을 TA 근육에 주사하였다. 반대측 TA를 내부 대조군으로 이용하였다. 손상 3, 7, 10 및 14일 후에 생물발광을 검정하였다. Pax7 CreERT2 ; For Rosa26-LSL-Luc mouse experiments, we treated mice with daily intraperitoneal injections of tamoxifen for 5 consecutive days to activate luciferase expression under the control of the Pax7 promoter. One week after the last tamoxifen injection, mice were intramuscularly injected with 10 μl of cardiotoxin (10 μM; Latoxan), which we designated as assay day 0. After 3 days, 13 nmol of dmPGE2 (13 nmol) or vehicle control (PBS) was injected into the TA muscle. Contralateral TA was used as an internal control. Bioluminescence was assayed 3, 7, 10 and 14 days after injury.

조직 조직학tissue histology

본 발명자는 이전에 기재된 바와 같이 조직학을 위해 수용자 TA 근육 조직을 수거하고 제조하였다5,6. 본 발명자는 횡단면을 항-LAMININ(Miliipore, 클론 A5, catalog # 05-206, 1:200) 및 항-PAX7(Santa Craz Biotechnology, catalog # sc-81648, 1:50) 일차 항체 및 이후 AlexaFluor 이차 항체(Jackson ImmunoResearch Laboratories, 1:200)와 함께 인큐베이션하였다. 본 발명자는 DAPI(Invitrogen)로 핵을 대조염색하였다. 본 발명자는 SlideBook(3i) 소프트웨어에 의해 제어되는 Plan NeoFluar 10x/0.30NA 또는 20x/0.75NA 대물렌즈(Carl Zeiss) 및 ORCA-ER 디지털 카메라(Hamamatsu Photonics)를 갖는 AxioPlan2 에피형광 현미경(Carl Zeiss Microimaging)으로 이미지를 획득하였다. 동일한 실험으로부터의 모든 이미지에 걸쳐 일관된 대조 조정과 함께 Adobe Photoshop을 이용하여 이미지를 잘라내었다. Adobe Illustrator를 이용하여 이미지 합성물을 생성시켰다. 본 발명자는 MetaMorph Image Analysis 소프트웨어(Molecular Devices)를 이용하여 PAX7 양성 세포의 수를 분석하였고, 각각의 섬유의 영역을 분석하기 위해 이미지 내의 섬유를 확인하고 섬유를 분할하는 근육섬유 분석을 위한 백스터 알고리즘을 이용하여 섬유 영역을 분석하였다. PAX7 정량화를 위해, 본 발명자는 TA의 적어도 2mm의 깊이에 걸쳐 연속 섹션을 검사하였다. 섬유 영역의 경우, 400개 이상의 근육섬유를 포함하는 LAMININ-염색된 근육섬유 횡단면의 적어도 10개의 필드가 상기와 같이 각각의 마우스에 대해 포착되었다. 데이터 분석은 맹검이었다. 영상 획득 및 스코어링을 수행하는 연구자들은 분석되는 샘플 그룹에 제공된 처리 조건을 인지하지 못했다.Recipient TA muscle tissue was harvested and prepared for histology as previously described 5,6 . Cross sections were prepared using anti-LAMININ (Miliipore, clone A5, catalog # 05-206, 1:200) and anti-PAX7 (Santa Craz Biotechnology, catalog # sc-81648, 1:50) primary antibodies followed by an AlexaFluor secondary antibody. (Jackson ImmunoResearch Laboratories, 1:200). We counterstained nuclei with DAPI (Invitrogen). We present an AxioPlan2 epifluorescence microscope (Carl Zeiss Microimaging) with a Plan NeoFluar 10x/0.30NA or 20x/0.75NA objective (Carl Zeiss) and an ORCA-ER digital camera (Hamamatsu Photonics) controlled by SlideBook (3i) software. image was acquired. Images were cropped using Adobe Photoshop with consistent contrast adjustments across all images from the same experiment. Image composites were created using Adobe Illustrator. The present inventors analyzed the number of PAX7-positive cells using MetaMorph Image Analysis software (Molecular Devices), and used the Baxter algorithm for muscle fiber analysis to identify fibers in an image and divide fibers to analyze the region of each fiber. The fiber area was analyzed using For PAX7 quantification, we examined serial sections over a depth of at least 2 mm of the TA. For fiber regions, at least 10 fields of LAMININ-stained muscle fiber cross-sections containing more than 400 muscle fibers were captured for each mouse as above. Data analysis was blinded. Researchers performing image acquisition and scoring were unaware of the treatment conditions provided to the sample groups being analyzed.

하이드로겔 제작Hydrogel Fabrication

본 발명자는 이전에 기재된 바와 같이 합성된 PEG 전구체로부터의 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 하이드로겔을 제작하였다6. 간단히, 본 발명자는 MuSC를 배양하고, 배양 상태의 줄기 세포 운명을 유지하기에 최적의 조건인 1 mm 두께의 12-kPa(탄성 계수) 강성 하이드로겔을 달성하기 위해 공개된 공식을 이용하여 하이드로겔을 생성하였다6. 본 발명자는 이전에 기재된 바와 같이 클론 증식 실험을 위해 12-kPa의 하이드로겔 마이크로웰 어레이를 제작하였다6. 본 발명자는 12-웰 또는 24-웰 배양 플레이트의 표면적을 포함하도록 모든 하이드로겔을 절단하고 부착시켰다.We fabricated polyethylene glycol (PEG) hydrogels from PEG precursors synthesized as previously described 6 . Briefly, we used a published formula to achieve 1 mm thick 12-kPa (elastic modulus) rigid hydrogels, which are optimal conditions for culturing MuSCs and maintaining stem cell fate in culture. created 6 . We fabricated 12-kPa hydrogel microwell arrays for clonal proliferation experiments as previously described 6 . We cut and adhered all hydrogels to cover the surface area of a 12-well or 24-well culture plate.

근육 줄기 세포 배양, 처리 및 렌티바이러스 감염Muscle stem cell culture, processing and lentiviral infection

분리 후, 본 발명자는 DMEM/F10(50:50), 15% FBS, 2.5 ng ml-1 섬유모세포 성장 인자-2(bFGF로도 공지된 FGF-2) 및 1% 페니실린-스트렙토마이신을 함유하는 근원 세포 배양 배지에 MuSC를 재현탁시켰다. 본 발명자는 표면적 cm2 당 500개 세포의 밀도로 MuSC 현탁액을 시딩하였다. 본 발명자는 5% CO2에서 37℃에서 세포 배양을 유지시켰고, 배지를 매일 교환하였다. PGE2, 15-PGDH 억제제 및 EP4 수용체 길항제 처리 연구를 위해, 본 발명자는 처음 24시간 동안 콜라겐 코팅된 접시 상에서 배양된 MuSC에 1-200 ng/ml 프로스타글란딘 E2(Cayman Chemical)(도면의 범례에 특정되지 않는 경우, 10 ng/ml가 사용된 표준 농도임), 및/또는 1 μM EP4 길항제(ONO-AE3-208, Cayman Chemical), 또는 1 μM 15-PGDH 억제제(SW033291, Cayman Chemical)를 첨가하였다. 이후, 세포를 트립신 처리하고, 세포를 추가 6일의 배양을 위해 하이드로겔 상에 재시딩하였다. 모든 처리를 이들의 용매(DMSO) 비히클 대조군과 비교하였다. 스트리핑된 혈청 검정을 위해, 본 발명자는 DMEM/F10(50:50), 15% 챠콜 스트리핑된 FBS(Gibco, cat # 12676011), 2.5 ng ml-1 bFGF 및 1% 페니실린-스트렙토마이신을 함유하는 배지에 분리된 MuSC를 재현탁하였다. 도면에서 알 수 있듯이, 본 발명자는 스트리핑된 혈청 세포 배지에 1.5 μg/ml 인슐린(Sigma, I0516) 및 0.25 μM 덱사메타손(Sigma, D8893)을 추가로 첨가하였다. 이들 실험을 위해, MuSC를 하이드로겔에서 배양하고, 비히클(DMSO) 또는 10 ng/ml PGE2(Cayman Chemical)를 모든 배지 변경(2일마다)과 함께 배양물에 첨가하였다. 증식(하기 참조)을 7일 후에 검정하였다.After isolation, we prepared a source containing DMEM/F10 (50:50), 15% FBS, 2.5 ng ml 1 fibroblast growth factor-2 (FGF-2, also known as bFGF) and 1% penicillin-streptomycin. MuSCs were resuspended in cell culture medium. We seeded the MuSC suspension at a density of 500 cells per cm 2 of surface area. We maintained the cell culture at 37° C. in 5% CO 2 and exchanged the medium daily. For PGE2, 15-PGDH inhibitor, and EP4 receptor antagonist treatment studies, we administered 1-200 ng/ml prostaglandin E2 (Cayman Chemical) (not specified in the figure legend) to MuSCs cultured on collagen-coated dishes for the first 24 h. If not, 10 ng/ml is the standard concentration used), and/or 1 μM EP4 antagonist (ONO-AE3-208, Cayman Chemical), or 1 μM 15-PGDH inhibitor (SW033291, Cayman Chemical) was added. Afterwards, the cells were trypsinized and the cells were reseeded onto the hydrogel for an additional 6 days of culture. All treatments were compared to their solvent (DMSO) vehicle control. For the stripped serum assay, we used medium containing DMEM/F10 (50:50), 15% charcoal stripped FBS (Gibco, cat # 12676011), 2.5 ng ml -1 bFGF and 1% penicillin-streptomycin. The isolated MuSC was resuspended. As can be seen from the figure, the inventors further added 1.5 μg/ml insulin (Sigma, I0516) and 0.25 μM dexamethasone (Sigma, D8893) to the stripped serum cell medium. For these experiments, MuSCs were cultured on hydrogels and vehicle (DMSO) or 10 ng/ml PGE2 (Cayman Chemical) was added to the cultures with every medium change (every 2 days). Proliferation (see below) was assayed after 7 days.

본 발명자는 달리 명시하지 않는 한 배양 1주일 후에 모든 MuSC 배양 검정 및 이식을 수행하였다. 노화된 MuSC 이식 연구를 위해, 본 발명자는 이전에 기재된 바와 같이 배양 상태로 24시간 동안 신장 인자-1α 프로모터-유래 luc-IRES-GFP를 인코딩하는 렌티바이러스(GFP/luc 바이러스)로 MuSC를 감염시켰다3. EP4 f/f MuSC 연구를 위해, 본 발명자는 상기 기재된 바와 같이 MuSC를 분리하고(근육 줄기 세포 분리), 모든 세포를 GFP/luc 바이러스로 감염시키고, 이들의 서브셋을 배양 상태로 24시간 동안 pLM-CMV-R-Cre를 인코딩하는 렌티바이러스(mCherry/Cre 바이러스)로 공동감염시켰다. pLM-CMV-R-Cre는 미첼 사델라인(Michel Sadelain)(Addgene plasmid # 27546)의 선물이었다7. 본 발명자는 어린(2 내지 4개월) NOD-SCID 수용자 마우스의 18-gy 조사된 TA에 노화된 MuSC(250개의 세포) 또는 EP4 f/f MuSC(1,000개의 세포)를 이식하였다. 시험관내 증식 검정을 위해, EP4 f/f MuSC를 감염 후에 하이드로겔에 플레이팅하고, 비히클(DMSO) 또는 10 ng/ml PGE2로 24시간 동안 처리하고, 3일 후에 증식을 검정하였다. 세포를 도립 형광 현미경(Carl Zeiss Microimaging)을 이용하여 감염 48시간 후에 GFP 및/또는 mCherry 발현에 대해 검정하였다. MuSC는 FACS에 의해 마우스로부터 새로이 분리되고, 1주의 최대 기간 동안 배양 상태로 두었고, 따라서 미코플라스마 오염은 평가되지 않는다.We performed all MuSC culture assays and transplants after 1 week of culture unless otherwise specified. For aging MuSC transplantation studies, we infected MuSCs with a lentivirus encoding elongation factor-1α promoter-derived luc-IRES-GFP (GFP/luc virus) for 24 h in culture as previously described 3 . For EP4 f/f MuSC studies, we isolated MuSCs as described above (muscle stem cell isolation), infected all cells with GFP/luc virus, and a subset of them were cultured for 24 h in pLM- Co-infection with lentivirus encoding CMV-R-Cre (mCherry/Cre virus). pLM-CMV-R-Cre was a gift from Michel Sadelain (Addgene plasmid # 27546) 7 . We transplanted aged MuSCs (250 cells) or EP4 f/f MuSCs (1,000 cells) into 18-gy irradiated TAs of young (2-4 months old) NOD-SCID recipient mice. For in vitro proliferation assays, EP4 f/f MuSCs were plated on hydrogels after infection, treated with vehicle (DMSO) or 10 ng/ml PGE2 for 24 hours, and proliferation assayed 3 days later. Cells were assayed for GFP and/or mCherry expression 48 hours after infection using an inverted fluorescence microscope (Carl Zeiss Microimaging). MuSCs are freshly isolated from mice by FACS and left in culture for a maximum period of 1 week, so mycoplasma contamination is not assessed.

증식 검정proliferation assay

증식을 검정하기 위해, 본 발명자는 3개의 상이한 검정(혈구계, VisionBlue, 및 EdU)를 이용하였다. 각각에 대해, 본 발명자는 표면적 cm2 당 500개 세포의 밀도로 평면 하이드로겔(혈구계 및 VisionBlue) 또는 콜라겐-코팅된 플레이트(EdU 검정)에 MuSC를 시딩하였다. 혈구계 세포수 계수를 위해, 본 발명자는 37℃에서 5분 동안 PBS 중 0.5% 트립신과의 인큐베이션에 의해 지정된 시점에 세포를 수거하였고, 이들을 혈구계를 이용하여 적어도 3회 정량하였다. 또한, 본 발명자는 배양 상태인 세포 성장에 대한 판독으로서 VisionBlue Quick Cell Viability Fluorometric Assay Kit(BioVision, catalog # K303)를 이용하였다. 간단히, 본 발명자는 3시간 동안 배양 배지 중에서 10% VisionBlue와 함께 MuSC를 인큐베이션하고, Ex= 530-570nm, Em=590-620nm에서 형광 플레이트 판독기(Infinite M1000 PRO, Tecan)에서 형광 강도를 측정하였다. 본 발명자는 Click-iT EdU Alexa Fluor 555 Imaging 키트(Life Technologies)를 이용하여 증식을 검정하였다. 간단히, 본 발명자는 고정 전에 1시간 동안 살아 있는 세포를 EdU(20 μM)와 인큐베이션하고, 분화를 검정하기 위해 항-MYOGENIN(Santa Cruz, catalog # sc576, 1:250)과 함께 제조업체의 지침에 따라 핵을 염색하였다. 본 발명자는 DAPI(Invitrogen)로 핵을 대조염색하였다. 본 발명자는 SlideBook(3i) 소프트웨어에 의해 제어되는 Plan NeoFluar 10x/0.30NA 또는 20x/0.75NA 대물렌즈(Carl Zeiss) 및 ORCA-ER 디지털 카메라(Hamamatsu Photonics)를 갖는 AxioPlan2 에피형광 현미경(Carl Zeiss Microimaging)으로 이미지를 획득하였다. 본 발명자는 MetaMorph Image Analysis 소프트웨어(Molecular Devices)를 이용하여 EdU 양성 세포를 정량하였다. 데이터 분석은 맹검이었고, 여기서 세포 스코어링을 수행하는 연구자들은 분석되는 샘플 그룹에 제공된 처리 조건을 인지하지 못했다.To assay proliferation, we used three different assays (Hemocytometer, VisionBlue, and EdU). For each, we seeded MuSCs on planar hydrogels (Hemocytometer and VisionBlue) or collagen-coated plates (EdU assay) at a density of 500 cells per cm 2 of surface area. For hemacytometer cell counts, we harvested cells at the indicated time points by incubation with 0.5% trypsin in PBS for 5 minutes at 37° C. and quantified them at least three times using a hemocytometer. In addition, the present inventors used the VisionBlue Quick Cell Viability Fluorometric Assay Kit (BioVision, catalog # K303) as a readout for cell growth in culture. Briefly, we incubated MuSCs with 10% VisionBlue in culture medium for 3 hours and measured the fluorescence intensity in a fluorescence plate reader (Infinite M1000 PRO, Tecan) at Ex = 530-570 nm, Em = 590-620 nm. We assayed proliferation using the Click-iT EdU Alexa Fluor 555 Imaging kit (Life Technologies). Briefly, we incubated live cells with EdU (20 μM) for 1 h prior to fixation and followed the manufacturer's instructions with anti-MYOGENIN (Santa Cruz, catalog # sc576, 1:250) to assay for differentiation. Nuclei were stained. We counterstained nuclei with DAPI (Invitrogen). We present an AxioPlan2 epifluorescence microscope (Carl Zeiss Microimaging) with a Plan NeoFluar 10x/0.30NA or 20x/0.75NA objective (Carl Zeiss) and an ORCA-ER digital camera (Hamamatsu Photonics) controlled by SlideBook (3i) software. image was acquired. The present inventors quantified EdU-positive cells using MetaMorph Image Analysis software (Molecular Devices). Data analysis was blinded, where investigators performing cell scoring were unaware of the treatment conditions given to the sample groups being analyzed.

클론 근육 줄기 세포 증식 및 운명 분석Clonal muscle stem cell proliferation and fate assays

본 발명자는 이전에 기재된 바와 같이 시간-경과 현미경검사법에 의해 클론 근육 줄기 세포 증식을 검정하였다5,6. 간단히, 본 발명자는 24시간 동안 PGE2(Cayman Chemical) 또는 비히클(DMSO)로 분리된 노화된 MuSC를 처리하였다. 하이드로겔에서의 5일의 성장 후, 세포를 600 μm 직경을 갖는 하이드로겔 마이크로웰에서 표면적 cm2 당 500개 세포의 밀도로 재시딩하였다. 시간-경과 현미경검사법을 위해, 본 발명자는 시딩 후 12시간(0일)에서 시작하여 2일까지 단일 세포를 갖는 웰에 대해 세포 증식을 모니터링하였고, 맞춤 환경 제어 챔버 및 전동식 스테이지를 갖는 PALM/AxioObserver Zl 시스템(Carl Zeiss Microimaging)을 이용하여 10X 배율로 3분마다 이미지를 기록하였다. 본 발명자는 획득 시간 간격 사이에 배지를 격일로 교환하였다. 본 발명자는 단일 세포를 확인하고 추적하고, 계통수를 발생시키기 위해 세포 추적 및 계통 재건을 위한 백스터 알고리즘을 이용하여 시간-경과 이미지 시퀀스를 분석하였다5,6,8-10.We assayed clonal muscle stem cell proliferation by time-lapse microscopy as previously described 5,6 . Briefly, we treated isolated aged MuSCs with PGE2 (Cayman Chemical) or vehicle (DMSO) for 24 hours. After 5 days of growth on the hydrogel, cells were reseeded at a density of 500 cells per cm 2 of surface area in hydrogel microwells with a diameter of 600 μm. For time-lapse microscopy, we monitored cell proliferation for wells with single cells starting at 12 h (day 0) after seeding until day 2, PALM/AxioObserver with a custom environmental control chamber and motorized stage. Images were recorded every 3 minutes at 10X magnification using the Zl system (Carl Zeiss Microimaging). We exchanged medium every other day between acquisition time intervals. We analyzed time-lapse image sequences using the Baxter algorithm for cell tracking and lineage reconstruction to identify and track single cells and generate phylogenetic trees 5,6,8-10 .

살아 있는 세포 및 사멸한 세포를 각각 상-대조 경계 및 운동성 유지 또는 손실을 기초로 하여 시간-경과 시퀀스에서 구별하였다. 본 발명자는 2개의 조건에서의 증식(분열) 및 사멸의 비율이 시간 경과에 따라 가변적인 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명자는 첫번째 및 두번째 24시간 간격에 대한 비율을 개별적으로 추정하였다. 값을 문헌6에 기재되고, 표 1에서 발견되는 방정식을 이용하여 추정하였다. 본 발명자는 2개의 간격 p24 및 p48에서의 증식률 및 상응하는 사망률 d24 및 d48을 표시한다. 예로서, 두번째 24시간 간격 동안의 처리된 조건에서의 증식률은 시간 당 5.38%이다. 표 1(하기)은 2개의 조건에서의 증식률 및 사망률이 첫번째 시간 간격에서 유사하고, 실험 종료시의 세포 수에서의 차이가 두번째 시간 간격 동안 분열 속도 및 사망률 둘 모두에서의 차이로 인한 것임을 제시한다. 2개의 시간 간격에서의 모델링된 세포 수는 하기에 의해 제공된다:Live and dead cells were differentiated in the time-lapse sequence based on phase-contrast borders and retention or loss of motility, respectively. We have found that the rates of proliferation (division) and death in the two conditions are variable over time. Therefore, we estimated the ratios for the first and second 24-hour intervals separately. Values were estimated using the equation described in Document 6 and found in Table 1. We plot the proliferation rate and the corresponding mortality d 24 and d 48 at two intervals p 24 and p 48 . As an example, the growth rate in treated conditions during the second 24 hour interval is 5.38% per hour. Table 1 (below) shows that proliferation and mortality in the two conditions are similar for the first time interval, and that differences in cell numbers at the end of the experiment are due to differences in both division rates and mortality during the second time interval. Modeled cell counts at two time intervals are given by:

Figure 112022038985528-pat00004
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상기 식에서, c0는 발병시 세포의 수이다. 모델링된 곡선은 도 7f에서 실제 세포수와 함께 작도된다.In the above formula, c 0 is the number of cells at onset. The modeled curve is plotted with the actual cell number in Fig. 7f .

표 1. 시간 당 추정된 증식률 및 사망률.Table 1. Estimated proliferation and mortality per hour.

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데이터 분석은 맹검이었다. 영상 획득 및 스코어링을 수행하는 연구자들은 분석되는 샘플 그룹에 제공된 처리 조건을 인지하지 못했다.Data analysis was blinded. Researchers performing image acquisition and scoring were unaware of the treatment conditions provided to the sample groups being analyzed.

정량적 RT-PCRQuantitative RT-PCR

본 발명자는 RNeasy Micro Kit(Qiagen)를 이용하여 MuSC로부터 RNA를 분리하였다. 근육 샘플에 대해, 본 발명자는 액체 질소에서 조직을 급속 동결시키고, 막자사발과 막자 및 이후 주사기 및 바늘 분쇄를 이용하여 조직을 균질화시킨 후, Trizol(Invitrogen)을 이용하여 RNA를 분리하였다. 본 발명자는 SensiFAST™cDNA Synthesis Kit(Bioline)를 이용하여 각각의 샘플로부터의 전체 mRNA로부터 cDNA를 역전사하였다. 본 발명자는 ABI 7900HT Real-Time PCR System(Applied Biosvstems)에서 SYBR Green PC Master Mix(Applied Biosystems) 또는 TaqMan Assays(Applied Biosystems)을 이용하여 cDNA를 RT-PCR에 적용하였다. 본 발명자는 10분 동안 95℃에서 샘플을 순환시키고, 15초 동안 95℃및 1분 동안 60℃에서 40회 순환시켰다. 상대 전사물 수준을 정량하기 위해, 본 발명자는 처리된 샘플 및 처리되지 않은 샘플을 비교하기 위해 2-ΔΔCt를 이용하였고, Gapdh에 비한 결과로 표현하였다. SYBR Green qRT-PCR을 위해, 본 발명자는 다음과 같은 프라이머 서열을 사용하였다: Gapdh, 전방향 5'-TTCACCACCATGGAGAAGGC-3', 역방향 5'-CCCTTTTGGCTCCACCCT-3'; Hpgd, 전방향 5'- TCCAGTGTGATGTGGCTGAC-3', 역방향 5'-ATTGTTCACGCCTGCATTGT-3'; Ptges, 전방향 5'- GCTGTCATCACAGGCCAGA-3', 역방향 5'-CTCCACATCTGGGTCACTCC-3'; Ptges2, 전방향 5'-CTCCTACAGGAAAGTGCCCA-3', 역방향 5'-ACCAGGTAGGTCTTGAGGGC-3'; Ptger1, 전방향 5' GTGGTGTCGTGCATCTGCT-3', 역방향 5' CCGCTGCAGGGAGTTAGAGT-3', 및 Ptger2, 전방향 5'-ACCTTCGCCATATGCTCCTT-3', 역방향 5'-GGACCGGTGGCCTAAGTATG-3'. TaqMan Universal PCR Master Mix 시약 키트(Applied Biosystems)를 이용하여 제조업체의 설명서에 따라 샘플에서 Pax7, 미오게닌(Myogenin), Slco2α1(PGT), Ptger3Ptger4를 정량하기 위해 TaqMan Assays(Applied Biosystems)를 이용하였다. 전사물 수준을 Gapdh 수준에 비해 표현하였다. SYBR Green qPCR을 위해, 투입 cDNA 샘플을 표준화하기 위해 Gapdh qPCR을 이용하였다. Taqman qPCR을 위해, 다중 qPCR은 표적 신호(FAM)가 이들의 내부 Gapdh 신호(VIC)에 의해 개별적으로 표준화되는 것을 가능하게 한다.The present inventors isolated RNA from MuSC using the RNeasy Micro Kit (Qiagen). For muscle samples, we flash-frozen the tissue in liquid nitrogen, homogenized the tissue using a mortar and pestle followed by syringe and needle grinding, and then isolated RNA using Trizol (Invitrogen). We reverse-transcribed cDNA from total mRNA from each sample using the SensiFAST™ cDNA Synthesis Kit (Bioline). The present inventors applied cDNA to RT-PCR using SYBR Green PC Master Mix (Applied Biosystems) or TaqMan Assays (Applied Biosystems) in an ABI 7900HT Real-Time PCR System (Applied Biosvstems). We cycled the sample at 95°C for 10 minutes, 40 cycles at 95°C for 15 seconds and 60°C for 1 minute. To quantify relative transcript levels, we used 2-ΔΔCt to compare treated and untreated samples and expressed the result as compared to Gapdh . For SYBR Green qRT-PCR, we used the following primer sequences: Gapdh , forward 5'-TTCACCACCATGGAGAAGGC-3', reverse 5'-CCCTTTTGGCTCCACCCT-3'; Hpgd , forward 5′-TCCAGTGTGATGTGGCTGAC-3′, reverse 5′-ATTGTTCACGCCTGCATTGT-3′; Ptges , forward 5′-GCTGTCATCACAGGCCAGA-3′, reverse 5′-CTCCACATCTGGGTCACTCC-3′; Ptges2 , forward 5′-IndexTermCTCCTACAGGAAAGTGCCCA-3′, reverse 5′-IndexTermACCAGGTAGGTCTTGAGGGC-3′; Ptger1 , forward 5′ GTGGTGTCGTGCATCTGCT-3′, reverse 5′ CCGCTGCAGGGAGTTAGAGT-3′, and Ptger2 , forward 5′-ACCTTCGCCATATGCTCCTT-3′, reverse 5′-GGACCGGTGGCCTAAGTATG-3′. TaqMan Assays (Applied Biosystems) to quantify Pax7 , Myogenin , Slco2α1 (PGT), Ptger3 and Ptger4 in samples using the TaqMan Universal PCR Master Mix reagent kit (Applied Biosystems) according to the manufacturer's instructions did Transcript levels were expressed relative to Gapdh levels. For SYBR Green qPCR, Gapdh qPCR was used to standardize input cDNA samples. For Taqman qPCR, multiplex qPCR allows target signals (FAM) to be individually normalized by their internal Gapdh signal (VIC).

PGE2 ELISAPGE2 ELISA

근육을 수거하고, 인도메타신(5.6 μg/ml)을 함유하는 얼음 냉각된 PBS에서 헹구고, 액체 질소에서 급속 동결시켰다. 동결된 샘플을 액체 질소에서 분쇄하였다. 분말을 500 μl의 용해질 완충액(50 mM Tris-HCl pH 7.5, 150 mM NaCl, 4 mM CaCl, 1.5% Triton X-100, 프로테아제 억제제 및 미세구균 뉴클레아제)을 갖는 에펜도르프 튜브로 옮긴 후, 조직 균질화기를 이용하여 균질화시켰다. 상층액의 PGE2 수준을 PGE2 ELISA Kit(R&D Systems, catalog # KGE004B)를 이용하여 측정하고, BCA 검정(BioRad)에 의해 측정된 전체 단백질에 비해 표현하고, PGE2의 ng으로 표현하였다. 각각의 샘플을 이중으로 및 2개의 독립적 실험 각각으로 검정하였다.Muscles were harvested, rinsed in ice-cold PBS containing indomethacin (5.6 μg/ml), and flash frozen in liquid nitrogen. Frozen samples were ground in liquid nitrogen. After transferring the powder to an Eppendorf tube with 500 μl of lysate buffer (50 mM Tris-HCl pH 7.5, 150 mM NaCl, 4 mM CaCl, 1.5% Triton X-100, protease inhibitors and micrococcal nuclease), tissue It was homogenized using a homogenizer. The level of PGE2 in the supernatant was measured using the PGE2 ELISA Kit (R&D Systems, catalog # KGE004B), expressed relative to the total protein measured by the BCA assay (BioRad), and expressed as ng of PGE2. Each sample was assayed in duplicate and in each of two independent experiments.

cAMP 활성 검정cAMP activity assay

MuSC를 1시간 동안 DMSO(비히클) 또는 PGE2(10 ng/ml)로 처리하고, 고리형 AMP 수준을 제조업체(Promega)에 의해 최적화된 cAMP-Glo Assay 프로토콜에 따라 측정하였다. 각각의 샘플을 삼중으로 및 2개의 독립적 실험으로 검정하였다. MuSCs were treated with DMSO (vehicle) or PGE2 (10 ng/ml) for 1 hour, and cyclic AMP levels were measured according to the cAMP-Glo Assay protocol optimized by the manufacturer (Promega). Each sample was assayed in triplicate and in two independent experiments.

흐름세포측정법flow cytometry

본 발명자는 비히클(DMSO) 또는 PGE2(10 ng/ml)의 초기 급성(24시간) 처리 후 하이드로겔 상에서의 배양 7일 후에 MuSC에 대한 아폽토시스의 판독으로서 Annexin V를 검정하였다. 본 발명자는 제조업체의 프로토콜에 따라 FITC Annexin V Apoptosis Detection Kit(Biolegend, cat # 640914)를 사용하였다. 본 발명자는 NIH S10 Shared Instrument Grant(S10RR027431-01)를 이용하여 구입한 Shared FACS Facility 내의 FACSDiva 소프트웨어(BD Biosciences)를 이용하여 FACS LSR II 세포측정기에서 Annexin V에 대해 세포를 분석하였다.We assayed Annexin V as a readout of apoptosis on MuSCs after 7 days of culture on hydrogels following an initial acute (24 h) treatment with vehicle (DMSO) or PGE2 (10 ng/ml). We used the FITC Annexin V Apoptosis Detection Kit (Biolegend, cat # 640914) according to the manufacturer's protocol. Cells were analyzed for Annexin V in a FACS LSR II cytometer using FACSDiva software (BD Biosciences) in the Shared FACS Facility purchased with an NIH S10 Shared Instrument Grant (S10RR027431-01).

질량분광법mass spectrometry

분석물:Analyte:

모든 프로스타글란딘 표준 PGF2α; PGE2; PGD2: 15-케토 PGE2; 13,14-디하이드로 15-케토 PGE2; PGE2-D4; 및 PGF2α-D9을 Cayman Chemical.로부터 구입하였다. PGE2-D4 내부 표준에 대해, 위치 3 및 4를 전체 4개의 중수소 원자로 표지하였다. PGF2α-D9에 대해, 위치 17, 18, 19 및 20을 전체 9개의 중수소 원자로 표지하였다.all prostaglandin standard PGF2α; PGE2; PGD2: 15-keto PGE2; 13,14-dihydro 15-keto PGE2; PGE2-D4; and PGF2α-D9 were purchased from Cayman Chemical. For the PGE2-D4 internal standard, positions 3 and 4 were labeled with a total of 4 deuterium atoms. For PGF2α-D9, positions 17, 18, 19 and 20 were labeled with a total of 9 deuterium atoms.

보정 곡선 제조:Calibration curve preparation:

분석물 스톡 용액(5 mg/mL)을 DMSO에서 제조하였다. 이들 스톡 용액을 아세토니트릴/물(1:1 v/v)로 연속 희석하여 일련의 표준 작업 용액을 획득하고, 이를 이용하여 보정 곡선을 생성시켰다. 10 uL의 각각의 표준 작업 용액을 200 μL의 균질화 완충액(아세톤/물 1:1 v/v; 산화를 방지하기 위한 0.005% BHT)으로 스파이킹한 후, 10 uL의 내부 표준 용액(3000 ng/mL의 각각의 PGF2α-D9 및 PGE2-D4)를 첨가하여 보정 곡선을 제조하였다. 보정 곡선을 각각의 세트의 샘플로 새로이 제조하였다. 보정 곡선 범위: PGE2 및 13,14-디하이드로 15-케토 PGE2에 대해, 0.05 ng/mL 내지 500 ng/mL; PGD2 및 PGF2α에 대해, 0.1 ng/mL 내지 500 ng/mL; 및 15-케토 PGE2에 대해, 0.025 ng/mL 내지 500 ng/mL.Analyte stock solutions (5 mg/mL) were prepared in DMSO. These stock solutions were serially diluted with acetonitrile/water (1:1 v/v) to obtain a series of standard working solutions, which were used to generate a calibration curve. 10 uL of each standard working solution was spiked with 200 μL of homogenization buffer (acetone/water 1:1 v/v; 0.005% BHT to prevent oxidation), followed by 10 uL of internal standard solution (3000 ng/v/v). mL of each of PGF2α-D9 and PGE2-D4) was added to prepare a calibration curve. Calibration curves were freshly prepared for each set of samples. Calibration curve range: 0.05 ng/mL to 500 ng/mL for PGE2 and 13,14-dihydro 15-keto PGE2; For PGD2 and PGF2α, 0.1 ng/mL to 500 ng/mL; and for 15-keto PGE2, from 0.025 ng/mL to 500 ng/mL.

추출 절차:Extraction procedure:

추출 절차를 문헌[Prasain et al]11의 추출 절차로부터 변형시켰고, 이는 아세톤 단백질 침전 후 2-단계 액체-액체 추출을 포함하였고; 후자의 단계는 LC-MS/MS 민감성을 향상시킨다. 부틸화된 하이드록시톨루엔(BHT) 및 질소(N2) 가스 하에서의 증발을 산화를 방지하기 위해 이용하였다.The extraction procedure was modified from that of Prasain et al 11 and involved a two-step liquid-liquid extraction followed by acetone protein precipitation; The latter step improves LC-MS/MS sensitivity. Evaporation under butylated hydroxytoluene (BHT) and nitrogen (N2) gas was used to prevent oxidation.

고체 조직을 수거하고, 칭량하고, 액체 질소로 급속 동결시켰다. 근육 조직을 폴리프로필렌 튜브에서 균질화 비드 및 200 μL의 균질화 완충액과 조합하고, 6 m/s의 속도에서 40초 동안 FastPrep 24 균질화기(MP Biomedicals)에서 가공하였다. 균질화 후, 10 μL의 내부 표준 용액(3000 ng/mL)을 조직 균질액에 첨가한 후, 음파 처리하고, 10분 동안 진탕하였다. 샘플을 원심분리하고, 상층액을 깨끗한 에펜도르프 튜브로 옮겼다. 200 μL의 헥산을 샘플에 첨가한 후, 15분 동안 진탕한 후, 원심분리하였다. 샘플을 40분 동안 -80℃에서 동결시켰다. 헥산 층을 동결된 하부 수성층으로부터 부어서 폐기하였다. 해동 후, 25 μL의 1N 포름산을 하부 수성층에 첨가하고, 샘플을 볼텍싱하였다. 두번째 추출을 위해, 200 μL의 클로로포름을 수성상에 첨가하였다. 샘플을 15분 동안 진탕하여 완전한 추출을 보장하였다. 원심분리를 수행하여 층을 분리시켰다. 하부 클로로포름 층을 새로운 에펜도르프 튜브로 옮기고, 40℃에서 질소하에서 증발 건조시켰다. 건조 잔여물을 100 μL 아세토니트릴/10 mM 암모늄 아세테이트(2:8 v/v)에서 재구성하고, LC-MS/MS로 분석하였다.Solid tissue was harvested, weighed, and flash frozen in liquid nitrogen. Muscle tissue was combined with homogenization beads and 200 μL of homogenization buffer in a polypropylene tube and processed in a FastPrep 24 homogenizer (MP Biomedicals) for 40 seconds at a speed of 6 m/s. After homogenization, 10 μL of internal standard solution (3000 ng/mL) was added to the tissue homogenate, which was then sonicated and shaken for 10 minutes. The sample was centrifuged and the supernatant was transferred to a clean Eppendorf tube. After adding 200 μL of hexane to the sample, it was shaken for 15 minutes and then centrifuged. Samples were frozen at -80°C for 40 minutes. The hexane layer was poured from the frozen lower aqueous layer and discarded. After thawing, 25 μL of 1N formic acid was added to the lower aqueous layer and the sample was vortexed. For the second extraction, 200 μL of chloroform was added to the aqueous phase. Samples were shaken for 15 minutes to ensure complete extraction. Centrifugation was performed to separate the layers. The lower chloroform layer was transferred to a new Eppendorf tube and evaporated to dryness under nitrogen at 40°C. The dried residue was reconstituted in 100 μL acetonitrile/10 mM ammonium acetate (2:8 v/v) and analyzed by LC-MS/MS.

LC-MS/MS:LC-MS/MS:

많은 프로스타글란딘은 동일한 질량을 갖는 위치 이성질체이고, 유사한 단편화 패턴을 가지므로, 크로마토그래피 분리가 중요하다. 2개의 SRM 전이(1개의 정량자(quantifier) 및 1개의 정성자(qualifier))를 각각의 분석물에 대해 조심스럽게 선택하였다. 특이한 정성자 이온 강도 비율 및 체류 시간이 표적 분석물을 입증하는데 필수적이었다. 모든 분석물을 LC-20ADXR 돌출(prominence) 액체 크로마토그래프 및 8030 삼중 사중극 질량분광기(Shimadzu)를 이용하여 음성 전기분무 LC-MS/MS로 수행하였다. HPLC 조건: Acquity UPLC BEH C18 2.1x100 mm, 1.7 um 입자 크기 컬럼을 0.25 mL/min의 유량으로 50℃에서 수행하였다. 이동상은 A: 물 중 0.1% 아세트산 및 B: 아세토니트릴 중 0.1% 아세트산으로 구성되었다. 용리 프로파일: 5분 동안 35% B에서 최초 유지 후, 3분 동안 35%-40%의 구배 후, 3분 동안 40%-95%; 전체 수행 시간은 14분이었다. 주입 부피는 20 uL였다. 이들 HPLC 조건을 이용하여, 본 발명자는 관심 분석물의 기준선 분리를 달성하였다.Chromatographic separation is important because many prostaglandins are regioisomers with identical masses and similar fragmentation patterns. Two SRM transitions (one quantifier and one qualifier) were carefully selected for each analyte. A unique qualifier ionic strength ratio and retention time were essential to verify the target analytes. All analytes were performed by negative electrospray LC-MS/MS using an LC-20AD XR prominence liquid chromatograph and an 8030 triple quadrupole mass spectrometer (Shimadzu). HPLC conditions: Acquity UPLC BEH C18 2.1x100 mm, 1.7 um particle size column was run at 50°C with a flow rate of 0.25 mL/min. The mobile phase consisted of A: 0.1% acetic acid in water and B: 0.1% acetic acid in acetonitrile. Elution profile: initial hold at 35% B for 5 minutes, then gradient 35%-40% for 3 minutes, then 40%-95% for 3 minutes; Total run time was 14 minutes. The injection volume was 20 uL. Using these HPLC conditions, we achieved baseline separation of the analyte of interest.

선택된 반응 모니터링(SRM)을 정량화에 사용하였다. 질량 전이는 다음과 같았다: PGD2: m/z 351.10 → m/z 315.15 (정량자) 및 m/z 351.10 → m/z 233.05 (정성자); PGE2: m/z 351.10 → m/z 271.25 (정량자) 및 m/z 351.10 → m/z 315.20 (정성자); PGF2α: m/z 353.10 → m/z 309.20 (정량자) 및 m/z 353.10 → m/z 193.20 (정성자); 15 케토-PGE2: m/z 349.30 → m/z 331.20 (정량자) 및 m/z 349.30 → m/z 113.00 (정성자); 13,14-디하이드로 15-케토 PGE2: m/z 351.20 → m/z 333.30 (정량자) 및 m/z 351.20 → m/z 113.05 (정성자); PGE2-D4: m/z 355.40 → m/z 275.20; 및 PGF2α-D9: m/z 362.20 → m/z 318.30. 드웰 시간(Dwell time)은 20-30 ms였다.Selected Reaction Monitoring (SRM) was used for quantification. Mass transitions were as follows: PGD2: m/z 351.10 -> m/z 315.15 (quantifier) and m/z 351.10 -> m/z 233.05 (quantifier); PGE2: m/z 351.10 → m/z 271.25 (quantifier) and m/z 351.10 → m/z 315.20 (quantifier); PGF2α: m/z 353.10 → m/z 309.20 (quantifier) and m/z 353.10 → m/z 193.20 (quantifier); 15 Keto-PGE2: m/z 349.30 -> m/z 331.20 (quantifier) and m/z 349.30 -> m/z 113.00 (quantifier); 13,14-dihydro 15-keto PGE2: m/z 351.20 -> m/z 333.30 (quantifier) and m/z 351.20 -> m/z 113.05 (quantifier); PGE2-D4: m/z 355.40 → m/z 275.20; and PGF2α-D9: m/z 362.20 → m/z 318.30. Dwell time was 20-30 ms.

LabSolutions LCMS(Shimadzu)를 이용하여 정량 분석을 수행하였다. 정량화를 위해 내부 표준 방법을 이용하였다: PGE2-D4를 PGE2, 15-케토 PGE2, 및 13,14-디하이드로 15-케토 PGE2의 정량을 위한 내부 표준으로 사용하였다. PGF2α-D9는 PGD2 및 PGF2α의 정량을 위한 내부 표준이었다. 보정 곡선은 X가 농도인 1/X2의 가중치 인자를 이용하여 농도 범위에 걸쳐 선형(R>0.99)이었다. 역 계산된 표준 농도는 공칭 값에서 ±15%였고, 정량 하한(LLOQ)에서 ±20%였다.Quantitative analysis was performed using LabSolutions LCMS (Shimadzu). An internal standard method was used for quantification: PGE2-D4 was used as an internal standard for the quantification of PGE2, 15-keto PGE2, and 13,14-dihydro 15-keto PGE2. PGF2α-D9 was an internal standard for quantification of PGD2 and PGF2α. The calibration curve was linear (R>0.99) over the concentration range using a weighting factor of 1/X 2 where X is the concentration. Back-calculated standard concentrations were ±15% of the nominal value and ±20% of the lower limit of quantification (LLOQ).

생체 내 근력 측정In vivo muscle strength measurements

노화된 마우스(18개월)를 2주 연속 동안 내리막 트레드밀 달리기에 적용시켰다. 1주 동안, 마우스는 5일 동안 매일 달렸고, 6일 및 7일에 휴식했다. 1주 동안 각각의 트레드밀 달리기 2시간 후, 각각의 마우스의 양 다리로부터의 각각(외측 및 내측)의 비복근(GA)에 일정 용량의 PBS(비히클 대조군) 또는 13nM dmPGE2(실험군)를 주사하였다. 2주 동안, 마우스를 5일의 트레드밀 달리기에만 적용시켰다. Exer3/6(Columbus Instruments)을 이용하여 트레드밀 달리기를 수행하였다. 마우스를 7 미터/min의 속도로 시작하여 20도 내리막으로 트레드밀에서 10분 동안 달리게 하였다. 3분 후, 속도를 14 미터/min의 최종 속도로 1 미터/min만큼 증가시켰다. 전기 자극(electrical prodding)에도 불구하고 트레드밀 상에서 동물이 머무르지 못하는 것으로 정의되는 탈진으로서 10분의 달리기 시간을 선택하였고, 독립적인 대조군의 노화된 마우스 그룹에서 12분의 중앙값을 관찰하였다. 힘 측정은 이전에 공개된 프로토콜을 기초로 하여 5주에서 GA 근육에 대해 수행하였다5. 간단히, 각각의 마우스에 대해, 절개를 수행하여 GA를 노출시켰다. 본 발명자는 온전한 아킬레스건을 갖는 종골을 절단하고, 힘줄-골 복합체를 얇은 금속 후크를 갖는 300C-LR 힘 변환기(Aurora Scientific)에 부착시켰다. 근육 및 힘줄을 염수(0.9% 염화나트륨) 용액으로 주기적으로 습윤시켜 습기를 유지시켰다. 다리로의 혈액 공급을 손상시키지 않으면서 금속 클램프로 무릎 아래에 하지를 고정시켰다. 마우스를 전체 힘 측정 절차 동안 흡입 마취(2% 이소플루오란)하에 두고, 체온을 가열 램프에 의해 유지시켰다. 모든 측정에서, 본 발명자는 소정의 최대초과 자극 전압에서 0.1-ms 펄스를 이용하였다. GA 근육을 2 mA의 일정한 전류(사각 펄스 폭 0.1 ms)를 전달하는 양극 전기 자극 커프를 이용하여 근위 좌골 신경을 통해 자극하였다. GA 근육을 연축력 측정을 위해 단일한 0.1-ms 펄스, 및 강축력 측정을 위해 0.3 s 펄스에 대한 150 Hz의 트레인으로 자극하였다. 본 발명자는 그룹 당 n=5 마우스를 이용하여 각각의 측정 사이에 2-3분 회복을 가지면서 각각의 근육에 대해 5회의 연축력 및 이후 5회의 강축력 측정을 수행하였다. 데이터를 PCI-6251 획득 카드(National Instruments)를 이용하여 수집하고, Matlab에서 분석하였다. 본 발명자는 근육 생리학적 횡단면적(PCSA)에 의해 힘 측정을 표준화시킴으로써 특정 힘 값을 계산하였고, 이는 대조군과 실험 PGE2 처리 그룹 사이에 유사하였다(표 2). PCSA(mm2로 측정됨)를 하기 방정식에 따라 계산하였다12:Aged mice (18 months) were subjected to downhill treadmill running for 2 consecutive weeks. For one week, mice ran daily for 5 days, resting on days 6 and 7. Two hours after each treadmill run for one week, each mouse's gastrocnemius (GA) from both legs (lateral and medial) was injected with a constant dose of PBS (vehicle control) or 13 nM dmPGE2 (experimental group). For 2 weeks, mice were subjected to only 5 days of treadmill running. Treadmill running was performed using Exer3/6 (Columbus Instruments). Mice were run for 10 minutes on a treadmill with a 20 degree downhill starting at a speed of 7 meters/min. After 3 minutes, the speed was increased by 1 meter/min to a final speed of 14 meters/min. A running time of 10 min was chosen as exhaustion, defined as the animal's inability to stay on the treadmill despite electrical prodding, and a median of 12 min was observed in an independent control group of aged mice. Force measurements were performed on GA muscles at 5 weeks based on previously published protocols 5 . Briefly, for each mouse, an incision was performed to expose the GA. We cut the calcaneus with the intact Achilles tendon and attached the tendon-bone complex to a 300C-LR force transducer (Aurora Scientific) with a thin metal hook. Muscles and tendons were moistened periodically with a saline (0.9% sodium chloride) solution. The lower limb was secured below the knee with a metal clamp without compromising the blood supply to the leg. Mice were placed under inhalation anesthesia (2% isofluorane) during the entire force measurement procedure and body temperature was maintained by a heat lamp. For all measurements, we used 0.1-ms pulses at a pre-determined supermaximal stimulation voltage. The GA muscle was stimulated via the proximal sciatic nerve using a bipolar electrical stimulation cuff delivering a constant current of 2 mA (square pulse width 0.1 ms). GA muscles were stimulated with a single 0.1-ms pulse to measure contractile force and a 150 Hz train of 0.3 s pulses to measure contractile force. We performed 5 contractile force measurements followed by 5 tightening force measurements on each muscle with a 2-3 minute recovery between each measurement using n=5 mice per group. Data were collected using a PCI-6251 acquisition card (National Instruments) and analyzed in Matlab. We calculated specific force values by normalizing force measurements by the muscle physiological cross-sectional area (PCSA), which was similar between the control and experimental PGE2 treatment groups (Table 2). PCSA (measured in mm 2 ) was calculated according to the equation 12 :

PCSA (mmPCSA (mm 22 ) = [질량 (g) x Cos) = [mass (g) x Cos θθ ] ÷[ρ(g/mm] ÷ [ρ (g/mm 33 ) x 섬유 길이 (mm)],) x fiber length (mm)],

상기 식에서, θ는 섬유의 우모각(pennation angle)이고, ρ는 근육 밀도(0.001056 g/mm3)이다.In the above formula, θ is the pennation angle of the fiber, and ρ is the muscle density (0.001056 g/mm 3 ).

통계 분석statistical analysis

본 발명자는 3개의 생물학적 복제물이 각각 푸울링되는 적어도 3개의 독립적 실험으로 세포 배양 실험을 수행하였다. 일반적으로, 본 발명자는 조건 당 적어도 3-5개의 전체 이식물을 이용하여 적어도 2개의 독립적인 실험으로 MuSC 이식물 실험을 수행하였다. 본 발명자는 대조군 샘플이 시험관 내에서 동일한 실험으로부터 또는 생체 내에서 반대측 사지 근육으로부터 유래되는 실험에 대해 쌍을 이룬 t-검정을 이용하였다. α=0.05를 이용하여 미처리(-) 대 처리(PGE 또는 dmPGE2) 그룹 사이의 유의한 차이를 결정하기 위해 비-파라미터 만-휘트니(Mann-Whitney) 검정을 이용하였다. ANOVA 또는 다중 t-검정을 본페로니 보정(Bonferroni correction)을 이용하여 결정된 유의성 수준 또는 도면 범례에 표시된 바와 같은 피셔 검정을 이용하여 다중 비교를 위해 수행되었다. 달리 기재하지 않는 한, 데이터는 평균 ± s.e.m.으로 제시된다.We performed cell culture experiments with at least three independent experiments in which three biological replicates were each pooled. In general, we performed MuSC transplant experiments in at least two independent experiments using at least 3-5 total implants per condition. We used paired t-tests for experiments where control samples were derived from the same experiment in vitro or from contralateral limb muscles in vivo. A non-parametric Mann-Whitney test was used to determine significant differences between untreated (−) versus treated (PGE or dmPGE2) groups using α=0.05. ANOVA or multiple t-tests were performed for multiple comparisons using either the significance level determined using Bonferroni correction or the Fisher test as indicated in the figure legend. Unless otherwise stated, data are presented as mean ± s.e.m.

방법 참고문헌:Method reference:

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표 2. 운동 5주 후 노화된 비복근의 생리학적 횡단면적(PCSA).Table 2. Physiological cross-sectional area (PCSA) of aged gastrocnemius muscle after 5 weeks of exercise.

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실시예 2: 프로스타글란딘 E2(PGE2) 주사 후의 증가된 근력.Example 2: Increased muscle strength after prostaglandin E2 (PGE2) injection.

본 실시예는 PGE2가 주사된 노화된 마우스에서 비복근의 특정 연축력에서의 증가를 제시한다. 노화된 마우스(18개월령)를 10일 동안 매일 탈진때까지 트레드밀에 적용시켰다. Exer3/6(Columbus Instruments)을 이용하여 트레드밀 달리기를 수행하였다. 마우스를 10 미터/min의 속도로 시작하여 20도 내리막으로 트레드밀에서 달리게 하였다. 3분 후, 속도를 20 미터/min의 최종 속도로 1 미터/min만큼 증가시켰다. 탈진을 전기 자극에도 불구하고 동물이 트레드밀에 머무르지 못하는 것으로 정의하였다. 각각의 트레드밀 달리기 2시간 후, 각각의 마우스의 둘 모두의 비복근에 PBS(대조군) 또는 3 nM PGE2(실험군)를 주사하였다. 힘 측정을 소정의 최대초과 자극 강도에서 단일한 0.1 ms 펄스를 갖는 300C-LR 힘 변환기(Aurora Scientific)를 이용하여 마지막 트레드밀 달리기 4주 후에 수행하였다.This example shows an increase in the specific contractile force of the gastrocnemius muscle in aged mice injected with PGE2. Aged mice (18 months old) were subjected to a treadmill until exhaustion daily for 10 days. Treadmill running was performed using Exer3/6 (Columbus Instruments). Mice were run on a treadmill starting at a speed of 10 meters/min and going 20 degrees downhill. After 3 minutes, the speed was increased by 1 meter/min to a final speed of 20 meters/min. Exhaustion was defined as the animal's inability to stay on the treadmill despite electrical stimulation. Two hours after each treadmill run, both gastrocnemius muscles of each mouse were injected with PBS (control group) or 3 nM PGE2 (experimental group). Force measurements were performed 4 weeks after the last treadmill run using a 300C-LR force transducer (Aurora Scientific) with a single 0.1 ms pulse at a given supermaximal stimulus intensity.

단일 비복근의 대표적인 미가공 근력 추적이 도 4m-4n에 제공된다. 근력 및 동기화 펄스를 PCI-6251 획득 카드(National Instruments)를 통해 기록하고, Matlab을 이용하여 분석하였다. 도 4o-4p는 근육 생리학적 횡단면적으로 힘 측정을 표준화하여 계산된 특정 근력 값을 제시한다. 특정 연축력 값(kN/m2)는 최소, 최대, 및 중앙 값을 제시하는 박스 및 휘스커 플롯(Box and Whiskers plot)으로 표시된다. 각각의 근육으로부터 5회의 반복 측정이 이루어졌다. 대조군에 대해 N=4; PGE2 주사 그룹에 대해 n=5. **는 양측 만 휘트니 검정에 의한 p<0.005의 통계적 유의 값을 나타낸다.Representative raw strength traces of a single gastrocnemius muscle are provided in FIGS. 4m-4n . Muscle strength and synchronization pulses were recorded through a PCI-6251 acquisition card (National Instruments) and analyzed using Matlab. Figures 4o-4p present specific strength values calculated by normalizing force measurements with muscle physiological cross-sections. Specific contractile force values (kN/m 2 ) are presented as Box and Whiskers plots showing minimum, maximum, and median values. Five replicate measurements were made from each muscle. N=4 for control; n=5 for the PGE2 injection group. ** indicates statistical significance of p<0.005 by two-tailed Mann Whitney test.

VI. 예시적 구현예VI. Exemplary Embodiments

본원에 개시된 주제에 따라 제공되는 예시적 구현예는 청구항 및 하기 구현예를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다:Exemplary embodiments provided in accordance with the subject matter disclosed herein include, but are not limited to, the claims and the following embodiments:

1. 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물과 함께 분리된 근육 세포 집단을 배양하는 단계를 포함하는, 분리된 근육 세포 집단의 증식을 자극하기 위한 방법.1. Selected from the group consisting of prostaglandin E2 (PGE2), PGE2 prodrugs, PGE2 receptor agonists, compounds that weaken PGE2 metabolism, compounds that neutralize PGE2 inhibition, derivatives thereof, analogues thereof, and combinations thereof A method for stimulating proliferation of an isolated population of muscle cells comprising culturing the population of isolated muscle cells with a compound comprising:

2. 구현예 1에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 정제된 것인 방법.2. The method of embodiment 1, wherein the isolated population of muscle cells is purified.

3. 구현예 1 또는 구현예 2에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 또는 이들의 조합물을 포함하는 방법.3. The method of embodiment 1 or embodiment 2, wherein the population of isolated muscle cells is skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiac muscle cells, embryonic stem cell-derived muscle cells, induced pluripotent stem cell-derived muscle cells, dedifferentiated muscle A method comprising a cell, or a combination thereof.

4. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 조합물을 포함하는 방법.4. The method of any one of embodiments 1-3, wherein the population of isolated muscle cells comprises muscle stem cells, satellite cells, muscle cells, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or a combination thereof. .

5. 구현예 1 내지 구현예 4 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 대상체로부터 획득되는 방법.5. The method of any one of embodiments 1-4, wherein the isolated population of muscle cells is obtained from a subject.

6. 구현예 5에 있어서, 대상체가 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖는 방법.6. The method of embodiment 5, wherein the subject has a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy.

7. 구현예 6에 있어서, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병이 급성 근육 손상 또는 외상, 연조직 수의 외상, 뒤시엔느 근위축증(DMD), 베커 근육 디스트로피, 팔다리이음근육 디스트로피, 근육위축가쪽경화증(ALS), 원위근이영양증(DD), 유전 근육병증, 근육긴장퇴행위축(MDD), 사립체근육병증, 근세관성 근육병증(MM), 중증근육무력증(MG), 울혈성심장기능상실, 주기마비, 다발근육염, 횡문근융해, 피부근육염, 암 악액질, AIDS 악액질, 심장 악액질, 스트레스 유발 요실금, 및 근감소증으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.7. The method of embodiment 6, wherein the disease or condition associated with muscle injury, injury, or atrophy is acute muscle injury or trauma, soft tissue trauma, Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), Becker's Muscular Dystrophy, Limbicular Muscular Dystrophy , amyotrophic lateral sclerosis (ALS), distal muscular dystrophy (DD), hereditary myopathy, myotonic dystrophy (MDD), glomerular myopathy, myotubular myopathy (MM), myasthenia gravis (MG), congestive heart function loss, periodic paralysis, polymyositis, rhabdomyolysis, dermatomyositis, cancer cachexia, AIDS cachexia, cardiac cachexia, stress-induced urinary incontinence, and sarcopenia.

8. 구현예 1 내지 구현예 7 중 어느 하나에 있어서, PGE2 유도체가 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2를 포함하는 방법.8. The method of any of embodiments 1-7, wherein the PGE2 derivative comprises 16,16-dimethyl prostaglandin E2.

9. 구현예 1 내지 구현예 7 중 어느 하나에 있어서, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물이 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH)를 비활성화시키거나 차단하거나, 프로스타글란딘 전달체(PTG 또는 SLC02A1)를 비활성화시키거나 차단하는 화합물, 중화 펩티드, 또는 중화 항체를 포함하는 방법.9. The method according to any one of embodiments 1 to 7, wherein the compound that attenuates PGE2 metabolism inactivates or blocks 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH), or inhibits the prostaglandin transporter (PTG or SLC02A1). ), a compound that inactivates or blocks, a neutralizing peptide, or a neutralizing antibody.

10. 구현예 1 내지 구현예 9 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포 집단과 함께 화합물을 배양하는 것이 화합물에 대한 분리된 근육 세포 집단의 급성, 간헐적, 또는 연속 노출을 포함하는 방법.10. The method of any one of embodiments 1-9, wherein culturing the compound with the isolated muscle cell population comprises acute, intermittent, or continuous exposure of the isolated muscle cell population to the compound.

11. 대상체에서 근육 세포의 착생을 촉진하기 위해 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물과 함께 분리된 근육 세포 집단을 배양하는 단계; 및 배양된 근육 세포를 대상체에 투여하는 단계를 포함하는, 대상체에서 근육 세포 착생을 촉진하기 위한 방법.11. An effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, a compound thereof, to promote engraftment of muscle cells in a subject culturing the isolated muscle cell population with a compound selected from the group consisting of analogues, and combinations thereof; and administering the cultured muscle cells to the subject.

12. 구현예 11에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 정제된 것인 방법.12. The method of embodiment 11, wherein the isolated population of muscle cells is purified.

13. 구현예 11 또는 구현예 12에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 또는 이들의 조합물을 포함하는 방법.13. The method of embodiment 11 or embodiment 12, wherein the population of isolated muscle cells is skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiac muscle cells, embryonic stem cell-derived muscle cells, induced pluripotent stem cell-derived muscle cells, dedifferentiated muscle A method comprising a cell, or a combination thereof.

14. 구현예 11 내지 구현예 13 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 조합물을 포함하는 방법.14. The method of any one of embodiments 11-13, wherein the population of isolated muscle cells comprises muscle stem cells, satellite cells, muscle cells, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or combinations thereof. .

15. 구현예 11 내지 구현예 14 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 대상체에 대해 자가 근육 세포 집단인 방법.15. The method of any of embodiments 11-14, wherein the isolated population of muscle cells is an autologous population of muscle cells for the subject.

16. 구현예 11 내지 구현예 14 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 대상체에 대해 동종이형 근육 세포 집단인 방법.16. The method of any of embodiments 11-14, wherein the isolated population of muscle cells is an allogeneic population of muscle cells for the subject.

17. 구현예 11 내지 구현예 16 중 어느 하나에 있어서, 대상체가 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖는 방법.17. The method of any one of embodiments 11-16, wherein the subject has a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy.

18. 구현예 17에 있어서, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병이 급성 근육 손상 또는 외상, 연조직 수의 외상, 뒤시엔느 근위축증(DMD), 베커 근육 디스트로피, 팔다리이음근육 디스트로피, 근육위축가쪽경화증(ALS), 원위근이영양증(DD), 유전 근육병증, 근육긴장퇴행위축(MDD), 사립체근육병증, 근세관성 근육병증(MM), 중증근육무력증(MG), 울혈성심장기능상실, 주기마비, 다발근육염, 횡문근융해, 피부근육염, 암 악액질, AIDS 악액질, 심장 악액질, 스트레스 유발 요실금, 및 근감소증으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.18. The disease or condition of embodiment 17, wherein the disease or condition associated with muscle injury, injury, or atrophy is acute muscle injury or trauma, soft tissue trauma, Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), Becker's Muscular Dystrophy, Limbicular Muscular Dystrophy , amyotrophic lateral sclerosis (ALS), distal muscular dystrophy (DD), hereditary myopathy, myotonic dystrophy (MDD), glomerular myopathy, myotubular myopathy (MM), myasthenia gravis (MG), congestive heart function loss, periodic paralysis, polymyositis, rhabdomyolysis, dermatomyositis, cancer cachexia, AIDS cachexia, cardiac cachexia, stress-induced urinary incontinence, and sarcopenia.

19. 구현예 11 내지 구현예 18 중 어느 하나에 있어서, PGE2 유도체가 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2를 포함하는 방법.19. The method of any one of embodiments 11-18, wherein the PGE2 derivative comprises 16,16-dimethyl prostaglandin E2.

20. 구현예 11 내지 구현예 18 중 어느 하나에 있어서, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물이 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH)를 비활성화시키거나 차단하거나, 프로스타글란딘 전달체(PTG 또는 SLC02A1)를 비활성화시키거나 차단하는 화합물, 중화 펩티드, 또는 중화 항체를 포함하는 방법.20. The method according to any one of embodiments 11 to 18, wherein the compound that attenuates PGE2 metabolism inactivates or blocks 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH), or inhibits the prostaglandin transporter (PTG or SLC02A1). ), a compound that inactivates or blocks, a neutralizing peptide, or a neutralizing antibody.

21. 구현예 11 내지 구현예 20 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포 집단과 함께 화합물을 배양하는 것이 화합물에 대한 분리된 근육 세포 집단의 급성, 간헐적, 또는 연속 노출을 포함하는 방법.21. The method of any one of embodiments 11-20, wherein culturing the compound with the isolated muscle cell population comprises acute, intermittent, or continuous exposure of the isolated muscle cell population to the compound.

22. 분리된 근육 세포의 집단 및 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 조성물.22. Isolated populations of muscle cells and prostaglandin E2 (PGE2), PGE2 prodrugs, PGE2 receptor agonists, compounds that attenuate PGE2 metabolism, compounds that neutralize PGE2 inhibition, derivatives thereof, analogues thereof, and their A composition comprising a compound selected from the group consisting of combinations.

23. 구현예 22에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 또는 이들의 조합물을 포함하는 조성물.23. The method of embodiment 22, wherein the population of isolated muscle cells is skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiac muscle cells, embryonic stem cell-derived muscle cells, induced pluripotent stem cell-derived muscle cells, dedifferentiated muscle cells, or any of these A composition comprising a combination of

24. 구현예 22 또는 구현예 23에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 조합물을 포함하는 조성물.24. The composition of embodiment 22 or embodiment 23, wherein the population of isolated muscle cells comprises muscle stem cells, satellite cells, muscle cells, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or combinations thereof.

25. 구현예 22 내지 구현예 24 중 어느 하나에 있어서, 약학적으로 허용되는 담체를 추가로 포함하는 조성물.25. The composition according to any one of embodiments 22-24, further comprising a pharmaceutically acceptable carrier.

26. 구현예 22 내지 구현예 25 중 어느 하나의 조성물 및 사용 설명서를 포함하는 키트.26. A kit comprising the composition of any one of embodiments 22-25 and instructions for use.

27. 대상체에서 근육 세포의 집단을 증가시키고/시키거나 근육 기능을 향상시키기 위해 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체를 대상체에 투여하는 단계를 포함하는, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖는 대상체에서 근육 세포 집단을 재생시키기 위한 방법.27. Use of a therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, PGE2 inhibition to increase the population of muscle cells and/or improve muscle function in a subject. A compound selected from the group consisting of neutralizing compounds, derivatives thereof, analogues thereof, and combinations thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier, comprising administering to a subject a compound that is capable of neutralizing muscle injury, damage, or atrophy; A method for regenerating a muscle cell population in a subject with a related disease or disorder.

28. 구현예 27에 있어서, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병이 급성 근육 손상 또는 외상, 연조직 수의 외상, 뒤시엔느 근위축증(DMD), 베커 근육 디스트로피, 팔다리이음근육 디스트로피, 근육위축가쪽경화증(ALS), 원위근이영양증(DD), 유전 근육병증, 근육긴장퇴행위축(MDD), 사립체근육병증, 근세관성 근육병증(MM), 중증근육무력증(MG), 울혈성심장기능상실, 주기마비, 다발근육염, 횡문근융해, 피부근육염, 암 악액질, AIDS 악액질, 심장 악액질, 스트레스 유발 요실금, 및 근감소증으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.28. The disease or condition of embodiment 27, wherein the disease or condition associated with muscle injury, injury, or atrophy is acute muscle injury or trauma, soft tissue trauma, Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), Becker Muscular Dystrophy, Limbicular Muscular Dystrophy , amyotrophic lateral sclerosis (ALS), distal muscular dystrophy (DD), hereditary myopathy, myotonic dystrophy (MDD), glomerular myopathy, myotubular myopathy (MM), myasthenia gravis (MG), congestive heart function loss, periodic paralysis, polymyositis, rhabdomyolysis, dermatomyositis, cancer cachexia, AIDS cachexia, cardiac cachexia, stress-induced urinary incontinence, and sarcopenia.

29. 구현예 27 또는 구현예 28에 있어서, 근육 세포의 집단이 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 또는 이들의 조합물을 포함하는 방법.29. The method of embodiment 27 or embodiment 28, wherein the population of muscle cells is skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiac muscle cells, embryonic stem cell-derived muscle cells, induced pluripotent stem cell-derived muscle cells, dedifferentiated muscle cells, or a combination thereof.

30. 구현예 27 내지 구현예 29 중 어느 하나에 있어서, 근육 세포의 집단이 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육세포, 근육모세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 조합물을 포함하는 방법.30. The method of any one of embodiments 27-29, wherein the population of muscle cells comprises muscle stem cells, satellite cells, myocytes, myoblasts, myocytes, muscle fibers, or combinations thereof.

31. 구현예 27 내지 구현예 30 중 어느 하나에 있어서, PGE2 유도체가 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2를 포함하는 방법.31. The method of any one of embodiments 27-30, wherein the PGE2 derivative comprises 16,16-dimethyl prostaglandin E2.

32. 구현예 27 내지 구현예 30 중 어느 하나에 있어서, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물이 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH)를 비활성화시키거나 차단하거나, 프로스타글란딘 전달체(PTG 또는 SLC02A1)를 비활성화시키거나 차단하는 화합물, 중화 펩티드, 또는 중화 항체를 포함하는 방법.32. The method according to any one of embodiments 27 to 30, wherein the compound that attenuates PGE2 metabolism inactivates or blocks 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH), or inhibits the prostaglandin transporter (PTG or SLC02A1). ), a compound that inactivates or blocks, a neutralizing peptide, or a neutralizing antibody.

33. 구현예 27 내지 구현예 32 중 어느 하나에 있어서, 화합물을 투여하는 것이 경구, 복막내, 근내, 동맥내, 피내, 피하, 정맥내, 또는 심장내 투여를 포함하는 방법.33. The method of any one of embodiments 27-32, wherein administering the compound comprises oral, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intradermal, subcutaneous, intravenous, or intracardiac administration.

34. 구현예 27 내지 구현예 33 중 어느 하나에 있어서, 화합물이 급성 요법에 따라 투여되는 방법.34. The method according to any one of embodiments 27-33, wherein the compound is administered according to acute therapy.

35. 구현예 27 내지 구현예 34 중 어느 하나에 있어서, 투여가 대상체에 분리된 근육 세포 집단을 투여하는 것을 추가로 포함하는 방법.35. The method of any one of embodiments 27-34, wherein administering further comprises administering the isolated muscle cell population to the subject.

36. 구현예 35에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 대상체에 대해 자가 근육 세포 집단인 방법.36. The method of embodiment 35, wherein the isolated population of muscle cells is an autologous population of muscle cells for the subject.

37. 구현예 35에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 대상체에 대해 동종이형 근육 세포 집단인 방법.37. The method of embodiment 35, wherein the isolated population of muscle cells is an allogeneic population of muscle cells for the subject.

38. 구현예 35 내지 구현예 37 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 정제된 것인 방법.38. The method of any of embodiments 35-37, wherein the isolated population of muscle cells is purified.

39. 구현예 35 내지 구현예 38 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 대상체에 투여되기 전에 화합물과 함께 배양되는 방법.39. The method of any one of embodiments 35-38, wherein the isolated population of muscle cells is incubated with the compound prior to administration to the subject.

40. 구현예 39에 있어서, 분리된 근육 세포 집단과 함께 화합물을 배양하는 것이 화합물에 대한 분리된 근육 세포 집단의 급성, 간헐적, 또는 연속 노출을 포함하는 방법.40. The method of embodiment 39, wherein culturing the compound with the isolated muscle cell population comprises acute, intermittent, or continuous exposure of the isolated muscle cell population to the compound.

41. 구현예 35 내지 구현예 40 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단을 투여하는 것이 대상체로 세포를 주사하거나 이식하는 것을 포함하는 방법.41. The method of any of embodiments 35-40, wherein administering the population of isolated muscle cells comprises injecting or transplanting the cells into the subject.

42. 구현예 35 내지 구현예 41 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단 및 화합물이 동시에 대상체에 투여되는 방법.42. The method of any one of embodiments 35-41, wherein the isolated population of muscle cells and the compound are administered to the subject simultaneously.

43. 구현예 35 내지 구현예 41 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단 및 화합물이 순차적으로 대상체에 투여되는 방법.43. The method of any one of embodiments 35-41, wherein the isolated population of muscle cells and the compound are administered to the subject sequentially.

44. 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료하기 위해 (i) 치료적 유효량의 프로스타글란딘 E2(PGE2), PGE2 프로드러그, PGE2 수용체 효능제, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물, PGE2 억제를 중화시키는 화합물, 이들의 유도체, 이들의 유사체, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물, 및 약학적으로 허용되는 담체, 및 (ii) 분리된 근육 세포의 집단을 대상체에 투여하는 단계를 포함하는, 근육 상해, 손상 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료할 필요가 있는 대상체에서 근육 상해, 손상 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 예방하거나 치료하기 위한 방법.44. A therapeutically effective amount of prostaglandin E2 (PGE2), a PGE2 prodrug, a PGE2 receptor agonist, a compound that attenuates PGE2 metabolism, for the prevention or treatment of diseases or disorders associated with muscle injury, damage, or atrophy; A compound selected from the group consisting of a compound that neutralizes PGE2 inhibition, a derivative thereof, an analog thereof, and combinations thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier, and (ii) administering to a subject a population of isolated muscle cells. A method for preventing or treating a disease or disease associated with muscle injury, damage or atrophy in a subject in need thereof, comprising the step of:

45. 구현예 44에 있어서, PGE2 유도체가 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2를 포함하는 방법.45. The method of embodiment 44, wherein the PGE2 derivative comprises 16,16-dimethyl prostaglandin E2.

46. 구현예 44에 있어서, PGE2 분해대사를 약화시키는 화합물이 15-하이드록시프로스타글란딘 데하이드로게나제(15-PGDH)를 비활성화시키거나 차단하거나, 프로스타글란딘 전달체(PTG 또는 SLC02A1)를 비활성화시키거나 차단하는 화합물, 중화 펩티드, 또는 중화 항체를 포함하는 방법.46. The compound of embodiment 44, wherein the compound that attenuates PGE2 metabolism inactivates or blocks 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH) or inactivates or blocks the prostaglandin transporter (PTG or SLC02A1). A method comprising a compound, neutralizing peptide, or neutralizing antibody.

47. 구현예 44 내지 구현예 46 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 골격근 세포, 평활근 세포, 심장 근육 세포, 배아 줄기 세포-유래 근육 세포, 유도된 다능성 줄기 세포-유래 근육 세포, 탈분화 근육 세포, 또는 이들의 조합물을 포함하는 방법.47. The method according to any one of embodiments 44-46, wherein the population of isolated muscle cells is skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiac muscle cells, embryonic stem cell-derived muscle cells, induced pluripotent stem cell-derived muscle cells , dedifferentiated muscle cells, or a combination thereof.

48. 구현예 44 내지 구현예 47 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 근육 줄기 세포, 위성 세포, 근육모세포, 근육세포, 근육대롱, 근육섬유, 또는 이들의 조합물을 포함하는 방법.48. The method of any one of embodiments 44-47, wherein the population of isolated muscle cells comprises muscle stem cells, satellite cells, myoblasts, myocytes, myocytes, muscle fibers, or combinations thereof. .

49. 구현예 44 내지 구현예 48 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 정제된 것인 방법.49. The method of any of embodiments 44-48, wherein the isolated population of muscle cells is purified.

50. 구현예 44 내지 구현예 49 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 대상체에 투여되기 전에 화합물과 함께 배양되는 방법.50. The method of any one of embodiments 44-49, wherein the isolated population of muscle cells is incubated with the compound prior to administration to the subject.

51. 구현예 50에 있어서, 분리된 근육 세포 집단과 함께 화합물을 배양하는 것이 화합물에 대한 분리된 근육 세포 집단의 급성, 간헐적, 또는 연속 노출을 포함하는 방법.51. The method of embodiment 50, wherein culturing the compound with the isolated muscle cell population comprises acute, intermittent, or continuous exposure of the isolated muscle cell population to the compound.

52. 구현예 44 내지 구현예 51 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 대상체에 대해 자가 근육 세포 집단인 방법.52. The method of any of embodiments 44-51, wherein the isolated population of muscle cells is an autologous population of muscle cells for the subject.

53. 구현예 44 내지 구현예 51 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단이 대상체에 대해 동종이형 근육 세포 집단인 방법.53. The method of any one of embodiments 44-51, wherein the isolated population of muscle cells is an allogeneic population of muscle cells for the subject.

54. 구현예 44 내지 구현예 53 중 어느 하나에 있어서, 화합물을 투여하는 것이 경구, 복막내, 근내, 동맥내, 피내, 피하, 정맥내, 또는 심장내 투여를 포함하는 방법.54. The method of any one of embodiments 44-53, wherein administering the compound comprises oral, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intradermal, subcutaneous, intravenous, or intracardiac administration.

55. 구현예 44 내지 구현예 54 중 어느 하나에 있어서, 화합물이 급성 요법에 따라 투여되는 방법.55. The method according to any of embodiments 44-54, wherein the compound is administered according to acute therapy.

56. 구현예 44 내지 구현예 55 중 어느 하나에 있어서, 분리된 근육 세포의 집단을 투여하는 것이 대상체로 세포를 주사하거나 이식하는 것을 포함하는 방법.56. The method of any of embodiments 44-55, wherein administering the population of isolated muscle cells comprises injecting or transplanting the cells into the subject.

57. 구현예 44 내지 구현예 56 중 어느 하나에 있어서, 화합물 및 분리된 근육 세포의 집단이 동시에 대상체에 투여되는 방법.57. The method of any of embodiments 44-56, wherein the compound and the isolated population of muscle cells are administered to the subject simultaneously.

58. 구현예 44 내지 구현예 56 중 어느 하나에 있어서, 화합물 및 분리된 근육 세포의 집단이 순차적으로 대상체에 투여되는 방법.58. The method of any of embodiments 44-56, wherein the compound and the isolated population of muscle cells are administered to the subject sequentially.

59. 구현예 44 내지 구현예 58 중 어느 하나에 있어서, 대상체가 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병을 갖거나, 발병할 위험이 있는 것으로 의심되는 방법.59. The method of any one of embodiments 44-58, wherein the subject is suspected of having, or at risk of developing, a disease or condition associated with muscle injury, damage, or atrophy.

60. 구현예 44 내지 구현예 59 중 어느 하나에 있어서, 근육 상해, 손상, 또는 위축과 관련된 질환 또는 질병이 급성 근육 손상 또는 외상, 연조직 수의 외상, 뒤시엔느 근위축증(DMD), 베커 근육 디스트로피, 팔다리이음근육 디스트로피, 근육위축가쪽경화증(ALS), 원위근이영양증(DD), 유전 근육병증, 근육긴장퇴행위축(MDD), 사립체근육병증, 근세관성 근육병증(MM), 중증근육무력증(MG), 울혈성심장기능상실, 주기마비, 다발근육염, 횡문근융해, 피부근육염, 암 악액질, AIDS 악액질, 심장 악액질, 스트레스 유발 요실금, 및 근감소증으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.60. The method according to any one of embodiments 44-59, wherein the disease or condition associated with muscle injury, injury, or atrophy is acute muscle injury or trauma, soft tissue trauma, Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), Becker's Muscular Disorder Trophy, limb joint dystrophy, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), distal muscular dystrophy (DD), hereditary myopathy, myotonic dystrophy (MDD), glomerular myopathy, myotubular myopathy (MM), myasthenia gravis ( MG), congestive heart failure, periodic palsy, polymyositis, rhabdomyolysis, dermatomyositis, cancer cachexia, AIDS cachexia, cardiac cachexia, stress-induced urinary incontinence, and sarcopenia.

전술한 본 발명은 이해의 명료함을 위해 예시 및 실시예에 의해 일부 상세히 기재되었으나, 당업자는 첨부된 청구항의 범위 내에서 특정한 변화 및 변형이 실시될 수 있음을 인지할 것이다. 또한, 본원에 제공된 각각의 참고문헌은 각각의 참고문헌이 참조로서 개별적으로 포함되는 것과 동일한 정도로 전체내용이 참조로서 포함된다.Although the foregoing invention has been described in some detail by way of examples and examples for clarity of understanding, those skilled in the art will recognize that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims. Further, each reference provided herein is incorporated by reference in its entirety to the same extent as if each reference was individually incorporated by reference.

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SEQUENCE LISTING <110> The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University <120> COMPOSITIONS AND METHODS FOR MUSCLE REGENERATION USING PROSTAGLANDIN E2 <130> 1038885 <140> PCT/US2017/020650 <141> 2017-03-03 <150> US 62/303,979 <151> 2016-03-04 <150> US 62/348,116 <151> 2016-06-09 <160> 12 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Gapdh forward primer <400> 1 ttcaccacca tggagaaggc 20 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Gapdh reverse primer <400> 2 cccttttggc tccaccct 18 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Hpgd forward primer <400> 3 tccagtgtga tgtggctgac 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Hpgd reverse primer <400> 4 attgttcacg cctgcattgt 20 <210> 5 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Ptges forward primer <400> 5 gctgtcatca caggccaga 19 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Ptges reverse primer <400> 6 ctccacatct gggtcactcc 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Ptges2 forward primer <400> 7 ctcctacagg aaagtgccca 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Ptges2 reverse primer <400> 8 accaggtagg tcttgagggc 20 <210> 9 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Ptger1 forward primer <400> 9 gtggtgtcgt gcatctgct 19 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Ptger1 reverse primer <400> 10 ccgctgcagg gagttagagt 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Ptger2 forward primer <400> 11 accttcgcca tatgctcctt 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Ptger2 reverse primer <400> 12 ggaccggtgg cctaagtatg 20 SEQUENCE LISTING <110> The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University <120> COMPOSITIONS AND METHODS FOR MUSCLE REGENERATION USING PROSTAGLANDIN E2 <130> 1038885 <140> PCT/US2017/020650 <141> 2017-03-03 <150> US 62/303,979 <151> 2016-03-04 <150> US 62/348,116 <151> 2016-06-09 <160> 12 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Gapdh forward primer <400> 1 ttcaccacca tggagaaggc 20 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Gapdh reverse primer <400> 2 cccttttggc tccaccct 18 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Hpgd forward primer <400> 3 tccagtgtga tgtggctgac 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Hpgd reverse primer <400> 4 attgttcacg cctgcattgt 20 <210> 5 <211> 19 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Ptges forward primer <400> 5 gctgtcatca caggccaga 19 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Ptges reverse primer <400> 6 ctccacatctgggtcactcc 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Ptges2 forward primer <400> 7 ctcctacagg aaagtgccca 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Ptges2 reverse primer <400> 8 accaggtagg tcttgagggc 20 <210> 9 <211> 19 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Ptger1 forward primer <400> 9 gtggtgtcgt gcatctgct 19 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Ptger1 reverse primer <400> 10 ccgctgcagg gagttagagt 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Ptger2 forward primer <400> 11 accttcgcca tatgctcctt 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic Ptger2 reverse primer <400> 12 ggaccggtgg cctaagtatg 20

Claims (60)

근육 상해, 근육 손상 또는 근육 위축의 치료가 필요한 대상체에서 근육 상해, 근육 손상 또는 근육 위축을 치료하기 위한, 프로스타글란딘 E2(PGE2), 16,16-디메틸 프로스타글란딘 E2 (dmPGE2), 이들의 염, 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 조성물로서, 조성물이 대상체에 근내 투여로 투여되며, 근육 상해, 근육 손상, 또는 근육 위축은 골격근 상해, 골격근 손상 또는 골격근 위축인, 조성물. Prostaglandin E2 (PGE2), 16,16-dimethyl prostaglandin E2 (dmPGE2), salts thereof, and these for treating muscle injury, muscle damage or muscle atrophy in a subject in need thereof A composition comprising a compound selected from the group consisting of combinations of, wherein the composition is administered to a subject by intramuscular administration, wherein the muscle injury, muscle damage, or muscle atrophy is skeletal muscle injury, skeletal muscle damage, or skeletal muscle atrophy. 제1항에 있어서, 화합물이 PGE2 또는 이의 염인, 조성물.The composition of claim 1 , wherein the compound is PGE2 or a salt thereof. 제1항에 있어서, 근내 투여는 골격근으로의 근내 주사를 포함하는, 조성물.The composition of claim 1 , wherein intramuscular administration comprises intramuscular injection into skeletal muscle. 제1항에 있어서, 조성물은 급성 노출, 간헐적 노출, 만성 노출, 또는 연속 노출에 의해 대상체에 투여되는, 조성물. The composition of claim 1 , wherein the composition is administered to the subject by acute exposure, intermittent exposure, chronic exposure, or continuous exposure. 제1항에 있어서, 대상체는 급성 근육 손상 또는 외상을 가지는, 조성물The composition of claim 1, wherein the subject has an acute muscle injury or trauma 제1항에 있어서, 조성물은 근육 줄기 세포 집단의 증식을 유도하기에 효과적인 양으로 대상체에게 투여되는, 조성물.The composition of claim 1 , wherein the composition is administered to a subject in an amount effective to induce proliferation of a muscle stem cell population. 제6항에 있어서, 근육 줄기 세포 집단은 위성 세포, 근육 전구 세포, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 조성물.7. The composition of claim 6, wherein the muscle stem cell population comprises satellite cells, muscle progenitor cells, or a combination thereof. 제7항에 있어서, 근육 줄기 세포 집단이 근원 세포(myogenic cell)를 포함하는, 조성물8. The composition of claim 7, wherein the muscle stem cell population comprises myogenic cells. 제8항에 있어서, 근원 세포는 위성 세포, 전구세포, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 조성물. 9. The composition of claim 8, wherein the myogenic cells comprise satellite cells, progenitor cells, or a combination thereof. 제1항에 있어서, 근내 투여는 손상, 상해 또는 위축된 골격근으로의 근육내 주사를 포함하는, 조성물.The composition of claim 1 , wherein intramuscular administration comprises intramuscular injection into damaged, injured or atrophied skeletal muscle. 제1항에 있어서, 근내 투여는 복합 흉근(musculi pectoralis complex), 광배근, 대원근 및 견갑하근, 상완요골근, 이두근, 상완근, 방형회내근(pronator quadratus), 원형회내근(pronator teres), 요측수근굴근, 척측수근굴근, 표재지굴근, 심수지굴근, 단수무지굴근, 무지대립근, 엄지모음근, 단수무지굴근, 장요근, 허리근, 복직근, 대퇴직근, 대둔근, 중둔근, 내측 슬건, 비복근, 외측 슬건, 대퇴사두근 기전, 장수내전근, 단내전근, 대내전근, 내측비복근, 외측비복근, 가자미근, 후경골근, 전경골근, 장지굴근, 단지굴근, 장족무지굴근, 장족무지신근, 손 근육, 팔 근육, 발 근육, 다리 근육, 가슴 근육, 배 근육, 등 근육, 엉덩이 근육, 어깨 근육, 머리 근육 및 목 근육으로 구성된 군으로부터 선택되는 근육으로의 근내 주사를 포함하는, 조성물.According to claim 1, intramuscular administration is performed on the musculi pectoralis complex, latissimus dorsi, teres major and subscapularis, brachioradialis muscle, biceps muscle, brachial muscle, pronator quadratus, pronator teres, and the radial side. flexor carpi, flexor carpi dorsiole, flexor superficial, flexor deep carpi, singular flexor of the thumb, opposer of the thumb, levator thumb, singular flexor of the thumb, iliopsoas, psoas, rectus abdominis, rectus femoris, gluteus maximus, gluteus medius, medial hamstring, gastrocnemius, Lateral hamstring tendon, quadriceps femoris mechanism, long adductor muscle, adductor adductor muscle, adductor major muscle, medial gastrocnemius muscle, lateral gastrocnemius muscle, soleus muscle, tibialis posterior muscle, tibialis anterior muscle, flexor longus longus, flexor short leg, gluteus medius flexor, extensor gastrocnemius gastrocnemius, hand muscles, arm muscles, A composition comprising intramuscular injection into a muscle selected from the group consisting of a foot muscle, a leg muscle, a chest muscle, a stomach muscle, a back muscle, a hip muscle, a shoulder muscle, a head muscle, and a neck muscle. 제1항에 있어서, 대상체가 근육 상해, 근육 손상 또는 근육 위축으로 인한 요도괄약근 결핍을 갖는, 조성물.The composition of claim 1 , wherein the subject has a urethral sphincter deficiency due to muscle injury, muscle damage or muscle atrophy. 제1항에 있어서, 대상체가 연조직 수의 손상을 갖는, 조성물.The composition of claim 1 , wherein the subject has damage to a number of soft tissues. 제1항에 있어서, 대상체가 샤르코-마리-투스병으로 인한 근육 위축을 갖는, 조성물.The composition of claim 1 , wherein the subject has muscle atrophy due to Charcot-Marie-Tooth disease. 제1항에 있어서, 대상체가 안면견갑상완 근이영양증으로 인한 근육 위축을 갖는, 조성물.The composition of claim 1 , wherein the subject has muscle atrophy due to facial scapula brachial muscular dystrophy. 제1항에 있어서, 대상체가 척수근위축증을 갖는, 조성물.The composition of claim 1 , wherein the subject has spinal muscular atrophy. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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